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0 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS E AMBIENTAIS CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL SITUAÇÃO ATUAL E POSSIBILIDADES TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Samara Terezinha Decezaro Frederico Westphalen, RS, Brasil 2013

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS E AMBIENTAIS

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL –

SITUAÇÃO ATUAL E POSSIBILIDADES

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Samara Terezinha Decezaro

Frederico Westphalen, RS, Brasil

2013

TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL – SITUAÇÃO

ATUAL E POSSIBILIDADES

Samara Terezinha Decezaro

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como

requisito parcial para obtenção do grau de Engenheira Ambiental

Orientador: Dr. Raphael Corrêa Medeiros Co-orientador: Dr. Pablo Heleno Sezerino

Frederico Westphalen, RS, Brasil

2013

AGRADECIMENTOS

Primeiramente à Deus, por sempre iluminar meus passos.

À minha família e ao meu noivo Giliarde Tavares da Silva, pelo incentivo, motivação

e apoio.

Ao professor Dr. Raphael Corrêa Medeiros, pela valiosa orientação no

desenvolvimento deste trabalho.

Ao professor Dr. Pablo Heleno Sezerino, pela confiança depositada em mim na

iniciação científica, pelos conselhos e pela amizade.

À Catiane Pelissari, pelo companheirismo nos trabalhos a campo e laboratório.

Aos acadêmicos do Curso de Engenharia Ambiental da UFSM, em especial ao Igor

Bergmann, pela ajuda nos trabalhos a campo.

Aos colegas do NUPEEA pela amizade.

À todos os professores do Curso de Engenharia Ambiental, que de uma ou outra

forma contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho.

Muito obrigada!

Suba o primeiro degrau com fé. Não

é necessário que você veja toda a

escada. Apenas dê o primeiro passo.

(Martin Luther King)

RESUMO

Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Ambiental

Universidade Federal de Santa Maria

TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL – SITUAÇÃO ATUAL E POSSIBILIDADES

AUTORA: SAMARA TEREZINHA DECEZARO

ORIENTADOR: RAPHAEL CORRÊA MEDEIROS Data e Local da Defesa: Frederico Westphalen, 16 de dezembro de 2013.

A bovinocultura de leite é uma atividade de reconhecida importância econômica no Brasil, contudo, responsável pela geração de grande volume de águas residuárias, que necessitam de tratamento adequado. Diante disso, o objetivo deste trabalho é apresentar alternativas para tratamento de efluentes de bovinocultura leiteira no Brasil, a partir de uma revisão de literatura a nível nacional e da avaliação de um sistema experimental composto por wetlands construídos, na região noroeste do Rio Grande do Sul. O levantamento das alternativas de tratamento já estudadas no Brasil consistiu na busca por textos científicos nacionais publicados a partir do ano 2000. Quanto ao sistema experimental, a metodologia consistiu na implantação, operação e monitoramento físico-químico (durante 1 ano) de dois wetlands, sendo um de fluxo horizontal – WCFH (26,5 m2 de área) e outro de fluxo vertical – WCFV (14,3 m2 de área), plantados com Typha sp. Os resultados obtidos apontaram: Existem esforços no país para implantação de tecnologias de tratamento que apresentem baixos custos de implantação e operação, simplicidade operacional e que possam viabilizar o reuso do efluente tratado e/ou a produção de energia, sendo, de acordo com a revisão de literatura, os sistemas de lagoas e wetlands construídos os que apresentaram as menores concentrações efluentes de matéria orgânica e de nutrientes. A avaliação das unidades wetlands experimentais também demonstrou que este tipo de sistema, principalmente os WCFH, são uma tecnologia viável para tratamento de efluentes de bovinocultura leiteira, notadamente na Mesorregião Noroeste Rio-Grandense, com grande potencial de aplicação nas propriedades produtoras de leite do Brasil.

Palavras-chave: Sala de ordenha. Efluentes. Resíduos agroindustriais. Tratamento. Wetlands construídos.

ABSTRACT

The dairy cattle is an important economic activity recognized in Brazil, however, responsible for generating large volumes of wastewater that require proper treatment. Thus, the aim of this paper is to present alternatives for dairy parlors wastewater treatment in Brazil, from a national literature review and evaluation of an experimental system of constructed wetlands in the northwest region of Rio Grande do Sul. The treatment alternatives already studied in Brazil were searched in national scientific texts published since 2000. For the experimental system, the methodology was implementation, operation and physic-chemical monitoring (for 1 year) of two wetlands: horizontal flow - WCFH (26.5 m2 of area ) and vertical flow - WCFV (14.3 m2 of area), both planted with Typha sp. The results showed: There are efforts in the country to implement treatment technologies that have low implementation and operation costs, operational simplicity, and to make possible the reuse of treated effluent and / or energy production. According to the review literature, stabilization ponds and constructed wetlands systems were those who had the lowest effluent concentrations of organic matter and nutrients. The evaluation of experimental wetlands units also showed that this kind of system, especially WCFH are a viable technology for treating dairy parlors wastewater, especially in northwest region of Rio Grande do Sul, with great application potential in the milk producing properties located in Brazil. Keywords: Dairy parlors. Wastewater. Agroindustrial waste. Treatment. Constructed wetlands.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1– Estados brasileiros com as maiores produções de leite, em 2011. ........... 17

Figura 2 – Configurações de filtros anaeróbios de fluxo ascendente e descendente 25

Figura 3 – Esquema de sistema de tratamento com filtro anaeróbio, seguido de

lagoa facultativa. ....................................................................................................... 26

Figura 4 – Representação esquemática de um reator UASB. ................................... 27

Figura 5 – Esquema de sistema de tratamento com reator UASB seguido de lagoa

facultativa. ................................................................................................................. 28

Figura 6 – Fotografia de um biodigestor do tipo canadense...................................... 29

Figura 7 – Esquema de um filtro biológico percolador. ............................................. 30

Figura 8 – Fluxograma típico de um sistema de lodos ativados convencional. ......... 31

Figura 9 – Sistemas de lagoas de estabilização: a) Sistema com lagoa facultativa; b)

Sistema com lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa; c) Sistema com lagoa

aerada de mistura completa seguida de unidade de decantação. ............................ 32

Figura 10 – Esquema de sistema de infiltração-percolação, em canais de infiltração.

.................................................................................................................................. 34

Figura 11 – Esquema de sistema de tratamento por escoamento superficial. .......... 34

Figura 12 – Esquema da técnica da fertirrigação de culturas agrícolas (infiltração

lenta). ........................................................................................................................ 35

Figura 13 – Classificação dos wetlands construídos. ................................................ 36

Figura 14 – Esquema representando um WCFH. 1) afluente; 2) macrófitas; 3)

impermeabilização; 4) zona de entrada; 5) tubulação de alimentação; 6) material

filtrante; 7) sentido do fluxo; 8) zona de saída; 9) tubulação de coleta; 10) controlador

de nível. ..................................................................................................................... 37

Figura 15 - Esquema representando um WCFV. 1) afluente; 2) macrófitas; 3)

material filtrante; 4) tubulação de alimentação; 5) sentido do fluxo; 6) tubulação de

coleta; 7) impermeabilização; 8) controlador de nível; 9) efluente. ........................... 38

Figura 16 – Distribuição dos tratamentos .................................................................. 42

Figura 17 – Localização do município de Frederico Westphalen, mesorregião

noroeste Rio-Grandense. .......................................................................................... 52

Figura 18 - Instalações da bovinocultura de leite do CAFW ...................................... 53

Figura 19 - Estrutura do sistema experimental .......................................................... 53

Figura 20 – Escavação em solo e impermeabilização dos wetlands. ........................ 55

Figura 21 – Preenchimento dos wetlands com areia e brita 1 ................................... 57

Figura 22 – Curva granulométrica obtida para a areia empregada nos wetlands ..... 57

Figura 23 – Tubulações do WCFV. a) tubulação de coleta/drenagem; b) tubulação de

alimentação. .............................................................................................................. 58

Figura 24 - Tubulações empregadas no WCFH; a) vista da tubulação de alimentação

do leito; b) detalhe da perfuração da tubulação de coleta. ........................................ 59

Figura 25 – a) Retirada da macrófita do habitat natural; (b) Plantio nos wetlands. ... 60

Figura 26 – Vista geral do sistema experimental recém implantado. ....................... 61

Figura 27 – Concentração de DQO afluente e efluente dos wetlands tratando águas

residuárias de bovinocultura. ..................................................................................... 65

Figura 28 – Concentração de DBO afluente e efluente dos wetlands tratando águas

residuárias de bovinocultura. ..................................................................................... 66

Figura 29 – Concentração de sólidos totais afluente e efluente dos wetlands tratando

águas residuárias de bovinocultura. .......................................................................... 67

Figura 30 – Concentração de sólidos suspensos afluente e efluente dos wetlands

tratando águas residuárias de bovinocultura. ............................................................ 68

Figura 31 - Proporções médias das diferentes formas nitrogenadas no efluente dos

tratamentos utilizados para águas residuárias de bovinocultura. .............................. 69

Figura 32 – Concentração de NTK afluente e efluente dos wetlands tratando águas

residuárias de bovinocultura. ..................................................................................... 70

Figura 33 – Concentração N-NH4+ afluente e efluente dos wetlands tratando águas

residuárias de bovinocultura. ..................................................................................... 70

Figura 34 – Concentração de P-PO43- afluente e efluente dos wetlands tratando

águas residuárias de bovinocultura. .......................................................................... 71

Figura 35 - Comportamento evolutivo de P-PO43- do afluente e efluente dos wetlands

tratando águas residuárias de bovinocultura. ............................................................ 72

Figura 36 – Cargas aplicadas nos wetlands e as respectivas eficiências de remoção.

.................................................................................................................................. 75

Figura 37 – Fotografia do sistema experimental em dezembro de 2012. .................. 76

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Efetivo de vacas ordenhadas e produção de leite, total e variação

percentual, segundo as Unidades da Federação - 2010-2011. ................................. 16

Tabela 2 – Geração de resíduos por bovinos de leite no Brasil, ano base 2009. ...... 19

Tabela 3 - Comparação físico-química de efluentes produzidos em instalações de

bovinocultura de leite e efluente doméstico, apresentados pela literatura. ............... 21

Tabela 4 – Bases de dados consultadas ................................................................... 41

Tabela 5 - Alternativas de tratamento apontadas para tratamento de águas

residuárias de bovinocultura de leite no Brasil. ......................................................... 42

Tabela 6 - Desempenho de diferentes tratamentos, aplicados a águas residuárias de

bovinocultura de leite................................................................................................. 48

Tabela 7 - Parâmetros analisados e metodologia empregada. ................................. 54

Tabela 8 – Características físicas dos wetlands. ....................................................... 55

Tabela 9 – Valores médios, mínimos e máximos e desvios-padrão (DP) obtidos em

análises dos efluentes da lagoa de decantação, do WCFH e do WCFV

(novembro/2011 a outubro/2012). ............................................................................. 63

Tabela 10 – Resultado estatístico obtido com o teste ANOVA para o WCFH e para o

WCFV. ....................................................................................................................... 73

Tabela 11 – Cargas médias aplicadas e removidas no WCFH. ................................ 74

Tabela 12 – Cargas aplicadas e removidas no WCFV. ............................................. 74

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANOVA Análise de Variância

APHA American Public Health Association

CAFW Colégio Agrícola de Frederico Westphalen

CONSEMA Conselho Estadual do Meio Ambiente

CF Coliformes fecais

CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CTC Capacidade de troca catiônica

D10 Diâmetro Efetivo

D60 Diâmetro a 60 %

DBO5,20 Demanda Bioquímica de Oxigênio, 5 dias de incubação, a 20oC

DN Diâmetro Nominal

DP Desvio Padrão

DQO Demanda Química de Oxigênio

E. coli Escherichia coli

EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

ETE Estação de Tratamento de Efluentes

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

LD Lagoa de Decantação

LMCC Laboratório de Materiais de Construção Civil

NMP Número Mais Provável

Norg Nitrogênio Orgânico

NRCS Natural Resources Conservation Service

NT Nitrogênio Total

NTK Nitrogênio Total Kjeldhal

N-NH4 Nitrogênio Amoniacal

N-NO2- Nitrogênio Nitrito

N-NO3- Nitrogênio Nitrato

NUPEEA Núcleo de Pesquisa e Extensão em Engenharia Ambiental

OD Oxigênio Dissolvido

pH Potencial Hidrogeniônico

P-PO43- Fósforo Ortofosfato

PVC Polyvinyl chloride

SS Sólidos Suspensos

SSD Sólidos Sedimentáveis

ST Sólidos Totais

STF Sólidos Totais Fixos

STV Sólidos Totais Voláteis

T Temperatura

TDH Tempo de Detenção Hidráulica

U Coeficiente de Uniformidade

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket

UFSM Universidade Federal de Santa Maria

WCFH Wetland Construído de Fluxo Horizontal

WCFV Wetland Construído de Fluxo Vertical

SUMÁRIO

1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ............................................................................. 13 1.1 Objetivos ........................................................................................................ 14

1.1.1 Objetivo geral ............................................................................................... 14 1.1.2 Objetivos específicos ................................................................................... 14 2 REVISÃO DA LITERATURA .............................................................................. 15 2.1 Situação da atividade leiteira no Brasil ....................................................... 15 2.2 Geração de resíduos pela atividade leiteira ................................................ 18 2.3 Caracterização das águas residuárias de bovinocultura de leite ............. 20 2.4 Manejo dos resíduos de bovinocultura de leite .......................................... 21 2.5 Principais métodos de tratamento de efluentes de bovinocultura ........... 24

2.5.1 Filtros anaeróbios ......................................................................................... 24 2.5.2 Reatores UASB ............................................................................................ 26 2.5.3 Biodigestores................................................................................................ 28 2.5.4 Filtros biológicos percoladores ..................................................................... 29 2.5.5 Lodos ativados ............................................................................................. 30 2.5.6 Lagoas de estabilização ............................................................................... 31 2.5.7 Disposição no solo ....................................................................................... 33 2.5.8 Wetlands construídos ................................................................................... 35 3 TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL – ESTADO DA ARTE ........................................................................... 39 3.1 Introdução ...................................................................................................... 39 3.2 Metodologia ................................................................................................... 40 3.3 Resultados e discussão ................................................................................ 40 3.4 Conclusões .................................................................................................... 49 4 WETLANDS CONSTRUÍDOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE BOVINOCULTURA DE LEITE NA MESORREGIÃO NOROESTE DO RIO GRANDE DO SUL ..................................................................................................................... 50 4.1 Introdução ...................................................................................................... 50 4.2 Metodologia ................................................................................................... 51 4.3 Resultados e discussão ................................................................................ 54

4.3.1 Construção do sistema experimental ........................................................... 54 4.3.2 Aspectos operacionais ................................................................................. 61 4.3.3 Qualidade do efluente tratado ...................................................................... 62 4.3.4 Desempenho global dos wetlands ................................................................ 73 4.4 Conclusão ...................................................................................................... 76 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................. 78 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 79

1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

A bovinocultura de leite é uma atividade de grande importância econômica no

Brasil e apresenta-se em crescente expansão. Segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatística (IBGE), em 2011 foram produzidos no Brasil 32,096 bilhões

de litros de leite.

Esta produção acarreta na geração de grande volume de águas residuárias

que apresentam potencial para a poluição, de forma que a simples disposição

dessas águas residuárias no solo sem tratamento adequado - prática muito utilizada

quando se tem disponibilidade de área - pode causar grande impacto por sobrecarga

de nutrientes no solo, podendo até mesmo ocasionar a eutrofização dos cursos de

água.

Diversas propostas para tratamento de efluentes desse tipo são apresentadas

em trabalhos publicados a nível internacional, destacando-se os trabalhos de

Luostarinen e Rintala (2005), Dunne, et al. (2005), Gottschall, et al. (2007), Bolan, et

al. (2009), Ruane, et al. (2011), Rico, García e Rico (2011) e Comino, Riggio e

Rosso (2012), os quais citam as lagoas de estabilização, os biodigestores, os filtros

aeróbios, os reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) e também os

wetlands construídos como opções para tratamento de efluentes de bovinocultura de

leite.

Os wetlands construídos destacam-se nesse contexto, como alternativa de

simples operação e de baixo custo de implantação e de manutenção, comparados

com tecnologias convencionais, sendo também atrativos para manter aspectos

paisagísticos do meio rural. Newman, et al. (2000) empregando um sistema de

wetlands no tratamento de efluentes de instalações de bovinocultura de leite

encontraram eficiências médias de remoção de 94%, 85%, 68%, 60% e 53% para

sólidos suspensos totais, DBO5,20, fósforo total, nitrato–nitrito e nitrogênio total

Kjedahl, respectivamente. Crolla e Kinsley (2002) apud Gottschall, et al. (2007)

também operaram, durante um período de quatro anos, wetlands para tratamento de

efluentes de instalações de bovinocultura de leite e obtiveram eficiências médias de

remoção de nitrogênio total Kjedahl e fósforo total iguais a 72% e 58%,

respectivamente, em todo período de operação.

14

Contudo, pouco conhecimento se tem sobre as tecnologias já implantadas

para tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite no Brasil e

principalmente sobre as experiências bem sucedidas. Salienta-se que o tratamento

dessas águas residuárias deve ser adequado à forma de produção, bem como a

legislação ambiental vigente, o que pode variar entre as regiões produtoras de leite

do país.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

O principal objetivo deste trabalho é apresentar alternativas para tratamento

de efluentes de bovinocultura leiteira no Brasil, a partir de uma revisão de literatura a

nível nacional e da avaliação de um sistema experimental composto por wetlands

construídos, na região noroeste do Rio Grande do Sul.

1.1.2 Objetivos específicos

Como objetivos específicos do trabalho, destacam-se:

(i) Implantar, operar, monitorar e avaliar duas unidades de tratamento de

efluentes do tipo wetlands construídos, uma de fluxo horizontal e outra

de fluxo vertical, implantadas em clima subtropical, região noroeste do

Rio Grande do Sul;

(ii) Realizar uma revisão da literatura sobre as alternativas disponíveis

para tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite no

Brasil, com destaque para a aplicação de wetlands construídos para

tratamento desses efluentes.

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Situação da atividade leiteira no Brasil

De acordo com a Organização das Nações Unidas para Agricultura e

Alimentação (FAO), o Brasil é um dos maiores produtores de leite do mundo,

ocupando em 2010 o 5º lugar no ranking mundial. Os Estados Unidos lideram o

ranking de países produtores, em sequência aparecem Índia, China e Rússia

(EMBRAPA GADO DE LEITE, 2010).

No Brasil, a produção total de leite registrada pela Pesquisa da Pecuária

Municipal do IBGE foi de 32,091 bilhões de litros em 2011. Deste total, segundo a

Pesquisa Trimestral do Leite, realizada pelo IBGE, 67,9% foram adquiridos pela

indústria de laticínios sob inspeção sanitária. O restante desta produção deve-se ao

auto-consumo, produção artesanal de queijos e derivados, perdas, etc. (IBGE,

2011).

As condições edafoclimáticas do Brasil possibilitam a adaptação da atividade

leiteira às peculiaridades regionais. Por essa razão, atualmente, a pecuária leiteira é

praticada em todo território nacional e assim, existem diversos modelos ou formas

de produção de leite, com variados graus de especialização, incluindo desde

propriedades de subsistência, as quais utilizam técnicas rudimentares, com

produção diária inferior a 10 litros de leite até grandes propriedades produtoras que

utilizam tecnologias avançadas, com produção diária superior a 50 mil litros de leite

(ZOCCAL e GOMES, 2005).

Os dados da Pesquisa da Pecuária Municipal do IBGE (2011) mostram que a

produção nacional de leite apresenta-se em crescente expansão, sendo que no

comparativo entre 2010 e 2011 apresentou incremento de 4,5% (tabela 1 e figura 1).

Minas Gerais é o estado brasileiro que mais se destaca na produção de leite, com

participação de 27,3%, seguido por Rio Grande do Sul (12,1%), Paraná (11,9%) e

Goiás (10,9%). Estes estados concentram 62,1% de todo o leite produzido no País.

Os três municípios maiores produtores de leite no Brasil, em 2011, foram Castro

(PR), Patos de Minas (MG) e Jataí (GO).

16

Tabela 1 - Efetivo de vacas ordenhadas e produção de leite, total e variação percentual, segundo as Unidades da Federação - 2010-2011.

Fonte: IBGE, Diretoria de Pesquisas, Coordenação de Agropecuária, Pesquisa da Pecuária Municipal

2010-2011.

17

Figura 1– Estados brasileiros com as maiores produções de leite, em 2011. Fonte: Elaborado a partir de dados do IBGE, Diretoria de Pesquisas, Coordenação de Agropecuária, Pesquisa da Pecuária Municipal 2010-2011.

Quanto a dados de produtividade, segundo o IBGE (2011), a maior

produtividade nacional de leite foi alcançada pelo Estado do Rio Grande do Sul

(2.536 litros/vaca/ano), seguido por Santa Catarina (2.478 litros/vaca/ano) e Paraná

(2.404 litros/vaca/ano). Minas Gerais, embora seja o maior produtor nacional de leite

de vaca, ocupa a quarta posição em termos de produtividade, que, em 2011, ficou

em torno de 1.555 litros/vaca/ano. Roraima é o estado com a menor produtividade

nacional, cerca de 309 litros/vaca/ano.

Segundo o IBGE (2011), os municípios brasileiros com as maiores

produtividades de leite produziram acima de 5.000 litros/vaca no ano de 2011, valor

muito similar à média dos países europeus e dos Estados Unidos. Os principais

municípios em produtividade leiteira estão localizados nos Estados de São Paulo, do

18

Paraná e do Rio Grande do Sul, os quais apresentam uma pecuária leiteira

profissionalizada de alta tecnologia, com rebanho selecionado de aptidão leiteira,

aliada a condições climáticas favoráveis (IBGE, 2011).

Conforme já citado, o Brasil apresenta grande variabilidade nos sistemas de

produção. Assis, et al. (2005) apresenta uma classificação que define quatro tipos de

sistemas de produção: extensivo, semi-extensivo, intensivo a pasto e intensivo em

confinamento. Essa classificação foi feita com base no grau de intensificação e nível

de produtividade, caracterizados conforme alimentação volumosa adotada. A

descrição sobre as diferenças entre esses quatro tipos de sistemas, conforme Assis,

et al. (2005) é apresentada a seguir:

Sistema extensivo: Animais com produção de até 1.200 litros de leite por vaca

ordenhada/ano, criados exclusivamente a pasto;

Sistema semi-extensivo: Animais com produção entre 1.200 e 2.000 litros de

leite por vaca ordenhada/ano, criados a pasto, com suplementação volumosa na

época de menor crescimento do pasto;

Sistema intensivo a pasto: Animais com produção entre 2.000 e 4.500 litros

de leite por vaca ordenhada/ano, criados a pasto com forrageiras de alta capacidade

de suporte, com suplementação volumosa na época de menor crescimento do pasto

ou, até mesmo, durante o ano todo;

Sistema intensivo em confinamento: Animais com produção acima de 4.500

litros de leite por vaca ordenhada/ano, mantidos em confinamento e alimentados no

cocho com forragens conservadas, como silagens e fenos.

Pohlmann (2000) afirma que no Brasil ainda predomina o manejo extensivo de

criação de bovinos, no qual os animais ficam soltos no pasto e os dejetos

espalhados pelo campo em grandes áreas. Porém, segundo o mesmo autor, há forte

tendência de aumento das criações confinadas para os próximos anos.

2.2 Geração de resíduos pela atividade leiteira

Segundo Matos (2005), uma vaca leiteira com 400 Kg de peso médio produz

38 a 50 Kg de excretas diariamente, sendo deste total, 28 a 32 Kg de fezes e o

restante, de urina. Contudo, na bovinocultura de leite, além dos resíduos gerados

19

pelos animais, devem ser considerados aqueles provenientes da retirada ou

processamento do leite (POHLMANN, 2000). Segundo Cronk (1996), a quantidade

de resíduo líquido produzido em instalações de bovinocultura de leite depende do

manejo adotado, de forma que o consumo de água pode variar de 40 a 600 litros por

vaca ordenhada.

De acordo com Matos (2005), tanto a quantidade quanto as características

das águas residuárias de criatórios de animais variam conforme a diluição

proporcionada pela adição de água e também com o período do ano, dia da semana

e horário do dia. Mas, de forma geral, o autor afirma que a vazão de águas

residuárias geradas é função do número de animais confinados, da quantidade de

água desperdiçada nos bebedouros, da quantidade de água utilizada na

higienização das instalações e transporte hidráulico dos dejetos e da existência ou

não de sistemas de isolamento de águas pluviais.

Segundo Pohlmann (2000), o risco de impacto ambiental oriundo de criações

de gado de leite é maior do que o produzido por gado de corte, pois o gado de leite

produz quantidade superior de dejetos, sendo que, mesmo em criações não

confinadas, ocorre a retenção dos animais em estábulos para ordenha e lavagem

dos equipamentos utilizados.

O Plano Nacional de Resíduos Sólidos - versão preliminar (BRASIL, 2011)

apresenta um levantamento de dados acerca da situação atual de geração de

resíduos agrosilvopastoris no Brasil, incluindo a geração de resíduos da atividade de

bovinocultura de leite e o potencial de geração de energia dos mesmos. Os dados

do diagnóstico são apresentados na tabela 2.

Tabela 2 – Geração de resíduos por bovinos de leite no Brasil, ano base 2009.

Número de cabeças de bovinos de leite 22.435.289

Total de dejetos (t/ano) 316.909.675

Potencial energético (MW/ano) 1.032

Fonte: Plano Nacional de Resíduos Sólidos (versão preliminar) (BRASIL, 2011).

20

Ainda segundo a versão preliminar do Plano Nacional de Resíduos Sólidos

(BRASIL, 2011), o crescimento do setor agrosilvopastoril nos últimos anos indica

que a geração de resíduos continuará aumentando e por isso, o manejo, o

tratamento e a disposição desses resíduos deve ser adequado, pois estas atividades

são extremamente dependentes do uso de recursos naturais.

2.3 Caracterização das águas residuárias de bovinocultura de leite

Águas residuárias provenientes de instalações de bovinocultura de leite são

compostas principalmente por urina e esterco, como também detergentes oriundos

da limpeza da sala de ordenha, resíduos de leite e muco (HEALY, RODGERS e

MULQUEEN, 2007). Além de sólidos e DBO, nutrientes como nitrogênio e fósforo

são os constituintes mais importantes dessas águas residuárias, os quais são

responsáveis pela eutrofização de corpos d´água (CRONK, 1996).

Segundo Derisio (1992) apud Campos (1997), a carga orgânica produzida por

uma vaca é equivalente à carga orgânica produzida por 16 pessoas, considerando

que no Brasil, uma pessoa elimina em média 54 g DBO5/dia (VON SPERLING,

2005). Já para Matos (2005), o equivalente populacional de uma vaca leiteira pode

variar de 16 a 38 pessoas, dependendo da carga poluente da água residuária de

bovinocultura leiteira.

Segundo Nennich, et al. (2005), o potencial nutricional dos dejetos de vacas

em lactação os torna passíveis de tratamento e posterior reutilização, devido aos

elevados teores de nutrientes, que são em torno de 0,491 Kg de nitrogênio por dia,

0,074 Kg de fósforo por dia e de 0,223 Kg de potássio por dia.

Quando o manejo dos dejetos é feito na fase líquida, os teores de

contaminantes presentes na água residuária são normalmente expressos em mg/L.

As águas residuárias provenientes de bovinocultura de leite apresentam

concentrações de contaminantes mais elevadas se comparadas com esgoto

doméstico, conforme é apresentado na tabela 3.

Contudo, Mantovi, et al. (2003) relata que é difícil caracterizar efluentes

produzidos em sala de ordenha de bovinocultura, devido a ocorrência constante de

variações no número de vacas ordenhadas, na quantidade de água e detergentes

21

utilizados, entre outros componentes empregados. Além disso, de acordo com

Matos (2005), as características físico-químicas de águas residuárias de criatórios

de animais dependem da digestibilidade, composição da ração e da idade dos

animais. Wood, et al. (2007) constataram um elevado desvio padrão na

caracterização de efluentes produzidos em sala de ordenha, os autores justificaram

essa variabilidade em função das práticas operacionais do local de pesquisa.

Tabela 3 - Comparação físico-química de efluentes produzidos em instalações de bovinocultura de leite e efluente doméstico, apresentados na literatura.

Tipo de efluente Autores DBO5,20

(mg/L) DQO

(mg/L) NTK

(mg/L) N-NH4

(mg/L) PTotal

(mg/L) SST

(mg/L)

Efluente produzido em instalações de

bovinocultura

Silva e Roston (2010)

- - - - - 3.585

Wood et al. (2007)

2.811 6.144 - 366 89,3 6.144

Mumñoz, Drizo e Hession (2006)

1.200 - - 52 44 26

Newman et al. (2000)

2.680 - 102 7,8 25,7 1.284

Dunne et al. (2005)

2.300 - - 36,00 15 921

Efluente doméstico Von Sperling

(1995) 350 700 - 30 14 1000

Fonte: Pelissari, 2013.

2.4 Manejo dos resíduos de bovinocultura de leite

O manejo dos resíduos de bovinocultura leiteira varia de acordo com o

sistema de produção adotado e com a consistência do resíduo (JOHANN, 2010).

Segundo Matos (2005), a fim de facilitar o transporte e a aplicação dos resíduos em

áreas de cultivo agrícola, a incorporação de água aos dejetos frescos, tem se

tornado prática frequente em vários países, principalmente naqueles que utilizam

tecnologias agropecuárias mais avançadas.

De acordo com a EMBRAPA (2004), para um determinado sistema de

produção sempre há um sistema de manejo e tratamento mais adequado, sendo que

o conteúdo de umidade do esterco determina parcialmente como ele pode ser

manejado e armazenado. Segundo a classificação da EMBRAPA (2004), o esterco

22

pode ser classificado de acordo com sua consistência, em: (i) Sólido, com 16% ou

mais de sólidos totais (ST); (ii) Semi-sólido, com 12% a 16% de ST; (iii) Líquido, com

12% ou menos de ST.

Para a EMBRAPA (2004), existem várias formas para manejo do esterco, de

acordo com a conveniência e o tipo de sistema de produção adotado, sendo: (i)

Convencional ou manejo de esterco na forma sólida; (ii) Manejo de esterco líquido;

(iii) Manejo de esterco semi-sólido ou misto; (iv) Manejo em lagoas de estabilização;

(v) Compostagem; (vi) Combinações dos sistemas anteriores. Cada um desses

sistemas descritos é composto pelas fases de coleta, armazenamento, tratamento,

transporte e utilização. A seguir consta a descrição de como ocorre o manejo do

esterco nas consistências sólido, semi-sólido e líquido, conforme a EMBRAPA

(2004). Ressalta-se que o manejo de dejetos nos estados sólido e semi-sólido não

faz parte do escopo do presente trabalho, por isso, será dado ênfase no manejo do

esterco na forma líquida e nas respectivas possibilidades de tratamento.

Manejo do esterco na forma sólida ou convencional

Nessa forma de manejo, o esterco seco é raspado, manual ou

mecanicamente, e amontoado para coleta e transporte. O esterco é retirado

diariamente e pode ter diferentes destinos, podendo ser: (i) Armazenado em locais

cobertos, ou não, para escoamento do excesso de umidade, e distribuído, em

seguida, nas áreas de cultura; (ii) Levado para esterqueira ou para compostagem;

(iii) Distribuído diretamente nas áreas de cultura.

É prática comum no Brasil, utilizar o esterco como fertilizante sem nenhum

tipo de processamento ou tratamento prévio. Em sistemas de confinamento de

bovinos leiteiros em baias coletivas, com utilização de camas, a opção mais

econômica é a distribuição do esterco diretamente nas áreas de cultivo, onde a

incorporação ao solo se dá por meio de aração ou gradagem.

23

Manejo do esterco semi-sólido ou misto

O manejo do esterco na forma semi-sólida ocorre quando a quantidade de

água incorporada aos dejetos é apenas suficiente para facilitar a remoção do esterco

das instalações de bovinocultura, resultando em uma mistura com 12% a 16% de

sólidos totais, considerada muito úmida para o sistema convencional e pouco úmida

para o sistema de irrigação. Nesse sistema de manejo, são utilizados tanques ou

fossas de armazenamento para posterior fertirrigação dos solos. Normalmente, a

distribuição do esterco semi-sólido necessita de um distribuidor de esterco líquido

tracionado por trator ou de caminhão-tanque, equipado com sistema vácuo-

compressor para as operações de homogeneização, carregamento e distribuição.

Manejo do esterco líquido

Para esse tipo de manejo, faz-se necessária a construção de tanques para

coleta, tratamento e homogeneização do material proveniente da limpeza das

instalações de bovinocultura. Os dejetos e os resíduos da alimentação são diluídos

em água na proporção de 1:1 ou menos, de modo que a concentração de ST seja

menor ou igual a 12%, a fim de permitir a utilização de sistemas de irrigação com

equipamentos especiais. O volume dos tanques varia de acordo com o sistema de

tratamento adotado, com o tamanho do rebanho, o sistema de confinamento,

diluição dos dejetos, tempo de detenção hidráulica nos reatores biológicos, tipo de

solo e culturas a serem irrigadas, manejo adotado para o sistema de irrigação

(fertirrigação) e quantidade de chuva que o sistema pode suportar.

Entre as principais vantagens desse sistema estão a liberação de máquinas e

equipamentos, como trator e implementos para outras atividades, baixa perda de

nutrientes quando as irrigações são frequentes, economia de fertilizantes e

corretivos convencionais, conservação e melhoramento da fertilidade do solo,

possibilidade de reciclagem do esterco líquido tratado para limpeza hidráulica dos

galpões de confinamento e economia de água, energia e mão-de-obra.

24

2.5 Principais métodos de tratamento de efluentes de bovinocultura

Os principais métodos para tratamento de efluentes agroindustriais são os

sistemas anaeróbios (como os filtros anaeróbios e os reatores UASB), os sistemas

de lagoas de estabilização, os sistemas de lodos ativados e os sistemas wetlands

construídos (MATOS, 2005; JOHANN, 2010). Para tratamento de águas residuárias

de bovinocultura de leite, existem diversas propostas publicados a nível

internacional, destacando-se os trabalhos de Luostarinen e Rintala (2005), Dunne, et

al. (2005), Gottschall, et al. (2007), Bolan, et al. (2009), Ruane, et al. (2011), Rico,

García e Rico (2011) e Comino, Riggio e Rosso (2012), os quais citam no geral, as

lagoas de estabilização, os biodigestores, os filtros aeróbios, os reatores UASB e

também os wetlands construídos como opções de tratamento desses efluentes. A

seguir são descritos os principais métodos de tratamento apresentados na literatura.

2.5.1 Filtros anaeróbios

Os filtros anaeróbios são caracterizados por terem parte do volume

preenchido com material inerte, onde ocorre imobilização da biomassa por aderência

em meio suporte fixo, que permanece estacionário (CAMPOS, 1999). Segundo o

mesmo autor, nesses reatores, o fluxo hidráulico ocorre nos interstícios do material

suporte e o tratamento acontece pelo contato da biomassa com o esgoto, durante

sua passagem pelo reator.

Em geral, os filtros anaeróbios são indicados para tratamento de águas

residuárias caracterizadas por serem mais solúveis ou quando os sólidos orgânicos

de maiores dimensões forem retidos em uma unidade anterior, um decanto-digestor,

por exemplo (CAMPOS, 1999).

De acordo com Campos (1999), os filtros anaeróbios podem ser de fluxo

ascendente ou descendente (figura 2). O filtro de fluxo ascendente é caracterizado

por ter sempre o leito totalmente submerso. Por outro lado, o filtro de fluxo

descendente pode ser operado com o meio suporte afogado ou não, e, além disso,

com ou sem recirculação de efluente. Em ambos os tipos de filtros, o lodo de

25

excesso que se desprende do meio suporte é retirado do fundo do reator. Campos

(1999) afirma que em termos práticos, o filtro de fluxo ascendente tem sido mais

utilizado.

Segundo Matos (2005), os filtros anaeróbios quando utilizados para

tratamento de efluentes agroindustriais, requerem unidades de decantação primária

à montante (como fossas sépticas ou tanques de Imhoff) e lagoa facultativa como

pós tratamento (figura 3). O emprego de uma lagoa facultativa objetiva melhor

condicionar o efluente para lançamento nos corpos receptores, pois a remoção de

DBO nos filtros anaeróbios é baixa, o efluente geralmente apresenta aspecto

desagradável, concentração elevada de nutrientes, sólidos em suspensão e maus

odores (MATOS, 2005).

Figura 2 – Configurações de filtros anaeróbios de fluxo ascendente e descendente. Fonte: Campos, 1999.

26

Figura 3– Esquema de sistema de tratamento com filtro anaeróbio, seguido de lagoa facultativa. Fonte: Matos, 2005.

2.5.2 Reatores UASB

Os reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), também denominados

de RAFA (Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente e de Manta de Lodo) são

vistos por Von Sperling (2005) como a principal tendência atual de tratamento de

esgotos no Brasil, tanto como unidades únicas ou seguidas de pós-tratamento. Nos

reatores UASB a biomassa cresce dispersa no meio, formando pequenos grânulos,

os quais tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. Nesses reatores, a

concentração de biomassa é bem elevada, o que justifica a denominação “manta de

lodo”, por isso, o volume requerido pelos reatores UASB é bastante reduzido (VON

SPERLING, 2005).

Segundo Campos (1999), o reator UASB possibilita o tratamento direto das

águas residuárias, sejam elas de origem simples ou complexa, de baixa a alta

concentração, solúveis ou com material particulado. O autor supõe que o UASB é ao

mesmo tempo um decantador primário, um reator biológico, um decantador

secundário e também um digestor de lodo.

O fluxo do líquido nos reatores UASB é ascendente, sendo que o líquido entra

no fundo e se encontra com o leito de lodo, onde a matéria orgânica contida no

esgoto é adsorvida pela biomassa. A parte superior desses reatores contém uma

27

estrutura denominada separador trifásico (separa o líquido, os sólidos e os gases), o

qual é responsável por reter a biomassa no sistema, impedindo que ela saia com o

efluente. Dessa forma, devido à elevada retenção de sólidos, a idade do lodo é

bastante elevada, e assim, o tempo de detenção hidráulica pode ser bastante

reduzido. O gás formado é coletado na parte superior do reator, de onde pode ser

retirado e utilizado para geração de energia a partir do metano ou queimado (VON

SPERLING, 2005). Na figura 4 é apresentado um esquema do funcionamento de um

reator UASB.

Figura 4 – Representação esquemática de um reator UASB. Fonte: Campos, 1999.

De acordo com Matos (2005), a utilização de efluente de UASB na

fertirrigação é uma boa opção para efluentes agroindustriais, mas para o caso de

lançamento em corpos hídricos, o efluente de UASB necessita de um pós

tratamento, que pode ser obtido em uma lagoa facultativa (figura 5), por escoamento

superficial no solo ou em unidades wetlands construídos.

28

Figura 5 – Esquema de sistema de tratamento com reator UASB seguido de lagoa facultativa. Fonte: Matos, 2005.

2.5.3 Biodigestores

Um biodigestor pode ser definido como uma câmara fechada, na qual uma

biomassa (em geral, resíduos de animais) é fermentada anaerobicamente,

produzindo biogás e biofertilizante (GASPAR, 2003). Segundo Neves (2010),

existem vários modelos de biodigestores, porém o mais difundido no Brasil é o

modelo canadense, feito com manta de PVC (figura 6).

A digestão anaeróbica de esterco de gado leiteiro tem demonstrado ser uma

forma atrativa de tratamento, oferecendo diversas vantagens, como controle da

poluição, de odores, redução de patógenos, recuperação de nutrientes e produção

de energia (AMON, et al., 2007; HARTMANN e AHRING, 2005; KARIM, et al., 2005;

UMETSU, et al., 2006 apud RICO, GARCÍA e RICO, 2011).

UASB

29

Figura 6 – Fotografia de um biodigestor do tipo canadense. Fonte: Neves, 2010.

2.5.4 Filtros biológicos percoladores

Os filtros biológicos percoladores são reatores nos quais a biomassa cresce

aderida a um meio suporte (como pedras, brita, escória de alto-forno, ripas ou

material plástico), sobre o qual é aplicado o esgoto (frequentemente através de

distribuidores rotativos), que percola em direção ao fundo, onde é coletado (figura 7)

(VON SPERLING, 2005).

Segundo Von Sperling (2005), os filtros biológicos são sistemas aeróbios, pois

o ar circula nos espaços vazios do meio suporte, fornecendo oxigênio para a

respiração dos micro-organismos. Existem dois tipos de filtros biológicos

percoladores: (i) Filtros biológicos percoladores de baixa carga – recebem menor

carga de DBO, resultando numa estabilização parcial do lodo e numa maior

eficiência na remoção de DBO; (ii) Filtros biológicos percoladores de alta carga –

recebem uma maior carga de DBO por unidade de volume do filtro, por isso, os

requisitos de área são menores se comparados aos filtros de baixa carga, há

também, uma ligeira redução na eficiência de remoção de DBO e não ocorre

digestão do lodo no filtro.

30

Figura 7 – Esquema de um filtro biológico percolador. Fonte: Von Sperling, 2005.

2.5.5 Lodos ativados

Os sistemas de Lodos Ativados têm como princípio básico a recirculação dos

sólidos (biomassa bacteriana), sedimentados em um decantador secundário, os

quais retornam ao reator, aumentando o tempo de contato das bactérias com o

líquido o que consequentemente, aumenta a eficiência do sistema (MATOS, 2005).

Existem diversas variantes do sistema de lodos ativados. Von Sperling (2005)

destaca que as principais variantes são: (i) Lodos ativados convencional (fluxo

contínuo) (figura 8); (ii) Aeração prolongada (fluxo contínuo) – a biomassa

permanece maior tempo no reator e em decorrência, o lodo é estabilizado; (iii)

Reatores sequenciais por batelada (operação intermitente) – as etapas de reação e

sedimentação ocorrem no mesmo tanque, em fases diferentes. Segundo Matos

(2005), o lodo produzido em sistemas de Lodos Ativados deve ser periodicamente

removido e estabilizado antes de sua disposição final no meio ambiente.

De acordo com Matos (2005), os Lodos Ativados apresentam como

vantagens: a elevada eficiência na remoção de DBO, possibilidade de remoção de N

e P, baixos requisitos de área, além de reduzidas possibilidades de geração de

maus odores e desenvolvimento de insetos e vermes. Já entre as principais

desvantagens estão os elevados custos de implantação e operação, o alto consumo

de energia elétrica, a necessidade de conhecimento técnico para operação, grande

31

sensibilidade do sistema a cargas tóxicas, além da possibilidade de ocorrência de

ruídos e exalação de aerossóis (MATOS, 2005).

Figura 8 – Fluxograma típico de um sistema de lodos ativados convencional.

Fonte: Adaptado de Von Sperling, 2005.

2.5.6 Lagoas de estabilização

As lagoas de estabilização são unidades projetadas para tratar águas

residuárias por mecanismos predominantemente biológicos. De acordo com Von

Sperling (2005), as lagoas de estabilização podem ser classificadas em: Lagoas

facultativas, sistemas de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas, lagoas

aeradas facultativas, sistemas de lagoas aeradas de mistura completa seguidas de

lagoas de sedimentação, lagoas de alta taxa, lagoas de maturação e lagoas de

polimento. A escolha entre as diversas configurações de tratamento citadas depende

da disponibilidade de área junto à fonte geradora da água residuária, da taxa de

geração, da velocidade exigida no tratamento e da localização (distância de áreas

residenciais) (MATOS, 2005).

As lagoas de estabilização, notadamente as lagoas facultativas, as lagoas

aeradas e os sistemas de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas, têm

sido muito utilizadas para tratamento de águas residuárias ricas em matéria

orgânica, sendo muito adequadas no caso das agroindustriais (MATOS, 2005).

32

São muitas as vantagens das lagoas de estabilização, entre as principais

estão a satisfatória eficiência na remoção de DBO, razoável eficiência na remoção

de patógenos, construção, operação e manutenção simples e os reduzidos custos

de implantação e operação. Entre as principais desvantagens desse tipo de sistema

pode-se citar os elevados requisitos de área, possibilidade de geração de maus

odores (no caso de lagoa anaeróbia), necessidade de afastamento de residências e

a performance extremamente dependente das condições climáticas.

Na figura 9 são apresentadas as configurações mais frequentes de lagoas de

estabilização aplicadas ao tratamento de águas residuárias agroindustriais, as quais

são descritas por Matos (2005).

Figura 9 – Sistemas de lagoas de estabilização: a) Sistema com lagoa facultativa; b) Sistema com lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa; c) Sistema com lagoa aerada de mistura completa seguida de unidade de decantação. Fonte: Adaptado de Matos, 2005.

33

2.5.7 Disposição no solo

A disposição de águas residuárias agroindustriais no solo é uma técnica

atraente para a realidade brasileira, devido às condições de clima tropical e à grande

disponibilidade de área. Esta técnica se baseia na capacidade depuradora do

sistema solo-planta, que utiliza mecanismos físicos, químicos e biológicos de

remoção dos poluentes contidos nas águas residuárias (ERTHAL, 2010a).

De acordo com Matos (2005), a disposição de efluentes no solo é uma técnica

de tratamento de grande potencial de aplicação, em vista dos baixos custos de

implantação e operação, por contribuir para a preservação do meio ambiente, por

possibilitar o aproveitamento dos nutrientes contidos na água residuária para a

produção agrícola, e também, devido à possibilidade de transformação dos resíduos

gerados em fonte de renda ou benefício social.

Essa técnica tem mostrado grande viabilidade técnica e econômica, podendo

ser uma forma de tratamento, tanto a nível primário, quanto a nível secundário ou

terciário e/ou de disposição final (MATOS, 2005). Contudo, segundo o mesmo autor,

para disposição de águas residuárias agroindustriais no solo, são necessários

estudos que visem a definição de taxas de aplicação (considerando as capacidades

de suporte de cada solo) e que resguardem a integridade dos recursos naturais, a

fim de evitar problemas de qualidade ambiental.

De acordo com Matos (2005), as formas de disposição podem ser infiltração-

percolação, escoamento superficial, fertirrigação e lançamento em “áreas alagadas”

(wetlands construídos). No presente trabalho, no entanto, preferiu-se por abordar

separadamente os wetlands construídos (ítem 2.5.8), de acordo com os objetivos

pré-estabelecidos.

O sistema de infiltração-percolação, também chamado de infiltração rápida, é

caracterizado pela percolação da água residuária, a qual é filtrada na passagem pelo

solo e constitui recarga para águas freáticas ou subterrâneas (MATOS, 2005). De

acordo com Matos (2005), nesse sistema, o efluente é disposto de forma

intermitente com altas taxas de aplicação (baixas perdas por evaporação) em bacias

rasas ou valas de infiltração construídas em solos de alta permeabilidade (figura 10).

34

Figura 10 – Esquema de sistema de infiltração-percolação, em canais de infiltração.

Fonte: Matos, 2005.

O método de escoamento superficial é uma forma de disposição/tratamento

que consiste na aplicação controlada e de forma intermitente de águas residuárias

no solo, de forma que essas escoem, rampa abaixo, até alcançar canais de coleta

(figura 11) (VON SPERLING, 2005). Segundo Von Sperling (2005), os solos

indicados para esse tipo de tratamento/disposição final são os de baixa

permeabilidade (como os argilosos), contendo uma inclinação moderada (entre 2 e

8%).

Figura 11 – Esquema de sistema de tratamento por escoamento superficial. Fonte: Matos, 2005.

35

Já a fertirrigação (figura 12), diferentemente dos métodos mencionados

anteriormente, é uma técnica de disposição/tratamento onde prioriza-se o

aproveitamento dos nutrientes contidos nas águas residuárias. Para isso, as taxas

de aplicação de águas residuárias agroindustriais no solo devem ser baseadas na

dose de nutrientes recomendadas para as culturas agrícolas (MATOS, 2005).

Figura 12 – Esquema da técnica da fertirrigação de culturas agrícolas (infiltração lenta). Fonte: Matos, 2005.

2.5.8 Wetlands construídos

Os wetlands construídos são sistemas de tratamento de águas residuárias

projetados para “imitar” o papel de depuração que naturalmente ocorre em

ambientes alagados naturais (como brejos e pântanos). De forma geral, são lagoas

ou canais rasos que abrigam plantas aquáticas e que baseiam-se em mecanismos

físicos, químicos e biológicos para tratar águas residuárias.

Existem várias configurações de wetlands construídos. A figura 13 apresenta

uma classificação dos wetlands construídos em dois grandes grupos: (i) de

escoamento superficial; (ii) de escoamento subsuperficial. Porém, nesse estudo,

serão abordados apenas os wetlands de escoamento subsuperficial.

36

Os wetlands construídos de escoamento subsuperficial são módulos

normalmente escavados no terreno, que contém um material de recheio (brita, areia

ou cascalho) no qual o efluente a ser tratado percola, dependendo do tipo de fluxo

empregado, no sentido horizontal (wetlands construídos de fluxo horizontal – WCFH)

ou vertical (wetlands construídos de fluxo vertical – WCFV).

Figura 13 – Classificação dos wetlands construídos.

Fonte: Adaptado de Vymazal e Kroepfelová, 2008.

Wetlands construídos de fluxo horizontal (WCFH)

Nos WCFH (figura 14) o efluente é disposto em uma camada de brita,

denominada zona de entrada, percola pelo material filtrante, geralmente areia, até

atingir a porção final do filtro, também composta por brita, devido a uma declividade

de fundo. Os WCFH apresentam-se como sistemas eficientes na remoção de sólidos

suspensos, matéria orgânica carbonácea (DBO5,20), e nitrogenada - desde que o

sistema receba efluente parcialmente nitrificado (COOPER, et al., 1996).

37

Figura 14 – Esquema representando um WCFH. 1) afluente; 2) macrófitas; 3) impermeabilização; 4) zona de entrada; 5) tubulação de alimentação; 6) material filtrante; 7) sentido do fluxo; 8) zona de saída; 9) tubulação de coleta; 10) controlador de nível.

Fonte: Pelissari, 2013.

Wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV)

Nos WCFV (figura 15) o efluente a ser tratado é disposto intermitentemente,

sobre a superfície do módulo de tratamento, e percola verticalmente ao longo de

todo o perfil vertical, sendo coletado no fundo por meio de um sistema de

drenagem/coleta (PHILIPPI e SEZERINO, 2004). Os WCFV, assim como os WCFH,

também são eficientes na remoção de matéria orgânica carbonácea e sólidos

suspensos, mas diferem destes por apresentar configuração que favorece a

conversão de matéria orgânica nitrogenada por nitrificação (IWA, 2000; PHILIPPI e

SEZERINO, 2004; KAYSER e KUNST, 2005).

38

Figura 15 - Esquema representando um WCFV. 1) afluente; 2) macrófitas; 3) material filtrante; 4) tubulação de alimentação; 5) sentido do fluxo; 6) tubulação de coleta; 7) impermeabilização; 8) controlador de nível; 9) efluente. Fonte: Pelissari, 2013.

3 TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE BOVINOCULTURA DE LEITE NO BRASIL – ESTADO DA ARTE

3.1 Introdução

A bovinocultura de leite é uma atividade de grande importância econômica

para o Brasil. Em 2011, a produção total de leite registrada pela Pesquisa da

Pecuária Municipal do IBGE foi de 32,091 bilhões de litros (IBGE, 2011). Essa

produção ocorre em praticamente todo território nacional e apresenta forte tendência

de crescimento para os próximos anos.

Contudo, a expansão da bovinocultura de leite no país, exige o

desenvolvimento de tecnologias que possibilitem a mitigação do impacto ambiental

gerado na atividade, que pode causar poluição do ar, do solo e dos recursos

hídricos. As águas residuárias de bovinocultura de leite, segundo Rico, García e

Rico (2011), estão entre as águas residuárias agroindustriais mais poluentes, pois

fazendas de gado leiteiro produzem efluentes com altas concentrações de matéria

orgânica, nitrogênio e fósforo, que quando mal gerenciados podem causar graves

problemas ambientais.

Diversas propostas para tratamento de águas residuárias de bovinocultura de

leite são apresentadas em trabalhos publicados a nível internacional, destacando-se

os trabalhos de Luostarinen e Rintala (2005), Dunne, et al. (2005), Gottschall, et al.

(2007), Bolan, et al. (2009), Ruane, et al. (2011), Rico, García e Rico (2011) e

Comino, Riggio e Rosso (2012). Contudo, pouco conhecimento se tem sobre as

tecnologias já implantadas para tratamento desse tipo de água residuária no Brasil e

principalmente, sobre as experiências bem sucedidas. É importante destacar que o

tratamento dessas águas residuárias deve ser adequado tanto à forma de produção,

quanto à legislação ambiental vigente nos estados produtores de leite do país.

Diante do exposto, o principal objetivo deste capítulo é apresentar uma

revisão de literatura sobre as alternativas propostas e as experiências bem

sucedidas no Brasil para tratamento de efluentes de bovinocultura de leite, a fim de

possibilitar a disseminação dessas tecnologias, melhorando a qualidade ambiental.

40

3.2 Metodologia

A metodologia empregada consistiu na busca de textos científicos nacionais

publicados em diversas bases de dados a partir do ano 2000, tomando-se como

base de busca por assunto as palavras-chave: bovinocultura de leite, tratamento de

efluentes e tratamento de dejetos.

Inicialmente, cada texto foi submetido a uma primeira etapa de consulta com

o objetivo de identificar as tecnologias utilizadas para tratamento de águas

residuárias de bovinocultura de leite.

Após esta primeira etapa, os textos foram submetidos a uma segunda etapa

de avaliação, buscando identificar aspectos gerais de cada trabalho, com ênfase na

caracterização qualitativa da água residuária bruta, tratada e as respectivas

eficiências obtidas no tratamento. Para tanto, buscou-se identificar parâmetros

físico-químicos, e biológicos, tais como: DBO, DQO, pH, nitrogênio, fósforo,

Coliformes fecais, E. coli, sólidos, óleos e graxas e turbidez.

3.3 Resultados e discussão

Na tabela 4 constam as bases de dados onde foram encontrados trabalhos

relacionados ao tratamento de efluentes de bovinocultura de leite no Brasil, bem

como os autores e a quantidade de trabalhos disponível.

Também foi pesquisado em outras fontes, mas sem nenhuma ocorrência, as

quais foram: Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental, Revista Brasileira de

Engenharia Agrícola e Ambiental e Revista Ambiente e Água, além de Congressos,

Seminários e Simpósios relacionados.

Foram identificados ao todo 14 textos publicados no Brasil, distribuídos entre

os seguintes estados: Paraná (3), Minas Gerais (2), São Paulo (4), Rio Grande do

Sul (3) e Goiás (2). Esses Estados, segundo o IBGE (2011) são os maiores

produtores de leite do Brasil (figura 1). Portanto, apesar dos poucos trabalhos

levantados na presente pesquisa, acredita-se que os mesmos são abrangentes e

41

podem representar significativamente a realidade brasileira quanto às alternativas

para tratamento de efluentes de bovinocultura de leite já estudadas.

Tabela 4 – Bases de dados consultadas

Base de dados Autores Quantidade de trabalhos

SciELO

Silva (2010) Erthal (2010a) Erthal (2010b) Moraes e Paula Júnior (2004)

4

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações

Johann (2010) Coldebella (2006) Silva (2007) Erthal (2008) Souza (2005) Mendonça (2009) Pohlmann (2000) Pelissari (2013)

8

Seminário de Gestão Ambiental na Agropecuária Zaro, et al. (2012) Decezaro, et al. (2012)

2

Total 14

Na tabela 5 constam as alternativas de tratamento apontadas para águas

residuárias de bovinocultura de leite, relatadas em um total de 13 trabalhos

levantados na literatura nacional. Na figura 16 está apresentada a distribuição em

percentual da utilização dessas tecnologias com base nesses mesmos trabalhos.

42

Tabela 5 - Alternativas de tratamento apontadas para tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite no Brasil.

Autor Tratamento adotado

Coldebella (2006) Biodigestor

Decezaro, et al. (2012) Lagoa de decantação → wetlands construídos (2 unidades operando em paralelo)

Erthal (2008) Disposição no solo (fertirrigação)

Erthal, et al. (2010a) Disposição no solo (fertirrigação)

Erthal, et al. (2010b) Disposição no solo (fertirrigação)

Johann (2010) Decantação → flotação → desinfecção por radiação solar

Mendonça (2009) Reatores anaeróbios tubulares horizontais de fluxo contínuo (biodigestor tubular)

Moraes e Paula Júnior (2004) Reatores UASB

Pelissari (2013) Lagoa de decantação → wetlands construídos (2 unidades operando em paralelo)

Silva (2007) Lagoa anaeróbia → lagoa facultativa → wetland construído

Silva e Roston (2010) Lagoa anaeróbia → lagoa facultativa → wetland construído

Souza (2005) Disposição no solo (fertirrigação)

Zaro, Rodrigues e Giustina (2012) Biodigestor (análise de viabilidade de implantação)

Figura 16 – Distribuição dos tratamentos

Lagoas - wetlands construídos

31%

UASB7%Biodigestor

23%

Disposição no solo

(fertirrigação)31%

Outros8%

43

Biodigestores

A utilização de biodigestores para tratamento de efluentes de bovinocultura

leiteira foi relatada em 3 trabalhos (Coldebella, 2006; Mendonça, 2009; Zaro,

Rodrigues e Giustina, 2012). Um biodigestor pode ser definido como uma câmara

fechada, na qual uma biomassa (em geral, resíduos de animais) é fermentada

anaerobicamente, produzindo biogás e biofertilizante (GASPAR, 2003). Segundo

Neves (2010), existem vários modelos de biodigestores, porém o mais difundido no

Brasil é o modelo canadense, feito com manta de PVC.

A digestão anaeróbica de esterco de gado leiteiro tem demonstrado ser uma

forma atrativa de tratamento, oferecendo diversas vantagens, como controle da

poluição, de odores, redução de patógenos, recuperação de nutrientes e produção

de energia (AMON, et al., 2007; HARTMANN e AHRING, 2005; KARIM, et al., 2005;

UMETSU, et al., 2006 apud RICO, GARCÍA e RICO, 2011).

Coldebella (2006) avaliou a viabilidade do uso de biogás proveniente de

biodigestor para geração de energia elétrica e irrigação em propriedades rurais. O

autor concluiu que o uso de biodigestores em propriedades rurais além de uma

excelente alternativa para tratamento dos efluentes líquidos de bovinocultura, pode

ser economicamente viável quando o biogás e o biofertilizante são utilizados

adequadamente.

Mendonça (2009) operando biodigestores com TDH = 20 dias e T = 30º C,

obteve remoções médias de 83%, 76% e 86%, respectivamente para DQO, ST e

STV e operando com TDH=15 dias e T=35oC alcançou uma produção de 1,32 m3 de

biogás / Kg DQO.

Zaro, Rodrigues e Giustina (2012) em um estudo de viabilidade econômica e

ambiental para implantação de melhorias em uma propriedade leiteira de pequeno

porte no Rio Grande do Sul, dentre outras propostas, sugeriram a construção de um

biodigestor para o tratamento do esterco bovino e aproveitamento energético do

biogás gerado.

44

Disposição no solo (fertirrigação)

A fertirrigação é uma técnica de disposição de efluentes no solo do tipo

infiltração lenta que tem como principal objetivo o reúso da água para produção

agrícola, sendo que o tratamento de esgotos é um objetivo adicional (VON

SPERLING, 2005).

Segundo Von Sperling (2005), os sistemas de fertirrigação são projetados

para satisfazer os requisitos de irrigação das culturas agrícolas. A fertirrigação

prioriza o aproveitamento dos nutrientes presentes na água residuária, tais como

nitrogênio, potássio e, principalmente, fósforo, os quais são fundamentais no cultivo

de solos pobres, como os que ocorrem na maior parte do Brasil (MATOS, 2005).

Segundo o mesmo autor, a utilização de águas residuárias ricas em nutrientes na

fertirrigação de culturas agrícolas aumenta a produtividade e a qualidade dos

produtos colhidos, melhora as características químicas, físicas e biológicas do solo e

reduz a poluição ambiental.

Na presente revisão foram identificados 4 trabalhos que relatam a fertirrigação

para tratamento/disposição final das águas residuárias de bovinocultura de leite

(Erthal, 2008; Erthal et al., 2010a; Erthal et al., 2010b e Souza, 2005) , os quais são

descritos a seguir.

Erthal (2008) e Erthal, et al. (2010b) avaliaram os efeitos da aplicação de

águas residuárias de bovinocultura sobre as propriedades físicas e químicas de um

Argissolo Vermelho Eutrófico. Utilizando quatro taxas de aplicação da água

residuária (25, 50, 75 e 100 kg ha-1 de K), os autores concluíram que os valores de

pH, CTC, saturação por bases e concentrações de P, K, Ca e Mg, aumentaram com

acréscimos nas taxas de aplicação, nas camadas superficiais do solo. Não ocorreu

salinização do perfil do solo embora a porcentagem de argila dispersa em água

tenha aumentado, indicando que a aplicação permanente da água residuária pode

propiciar riscos de redução da permeabilidade do solo.

Os trabalhos de Erthal (2008) e Erthal, et al. (2010a) avaliaram os efeitos da

aplicação de águas residuárias de bovinocultura sobre as características fisiológicas,

nutricionais e de produtividade do capim-Tifton 85 (Cynodon sp.) e da aveia preta

(Avena strigosa Schreb). Os resultados indicaram que a fertirrigação não causou

estresse osmótico nem toxicidade, mas propiciou absorção de nutrientes e

45

rendimento forrageiro em níveis próximos aos recomendados, podendo substituir

parcialmente a adubação mineral.

Já Souza (2005), avaliou o desempenho de microaspersores e a

suscetibilidade dos mesmos ao entupimento quando operados com diferentes

concentrações de sólidos totais na água residuária de bovinocultura de leite.

Lagoas seguidas de wetlands construídos

Tanto as lagoas, sejam elas anaeróbias, facultativas ou de decantação,

quanto os wetlands construídos são alternativas de tratamento atrativas para a

realidade da bovinocultura leiteira brasileira por serem sistemas de baixo custo de

implantação, operação e manutenção e de grande simplicidade operacional.

As lagoas de estabilização são unidades projetadas para tratar águas

residuárias por mecanismos predominantemente biológicos. As lagoas de

estabilização, notadamente as lagoas facultativas, as lagoas aeradas e os sistemas

de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas, têm sido muito utilizadas para

tratamento de águas residuárias ricas em matéria orgânica, sendo muito adequadas

no caso das agroindustriais (MATOS, 2005).

São muitas as vantagens das lagoas de estabilização, entre as principais

estão a satisfatória eficiência na remoção de DBO, razoável eficiência na remoção

de patógenos, construção, operação e manutenção simples e os reduzidos custos

de implantação e operação. Entre as principais desvantagens desse tipo de sistema

pode-se citar os elevados requisitos de área, possibilidade de geração de maus

odores (no caso de lagoa anaeróbia), necessidade de afastamento de residências e

a performance extremamente dependente das condições climáticas.

Os wetlands construídos são sistemas de tratamento de águas residuárias

projetados para “imitar” o papel de depuração que naturalmente ocorre em

ambientes alagados naturais (como brejos e pântanos). De forma geral, são lagoas

ou canais rasos que abrigam plantas aquáticas e que baseiam-se em mecanismos

físicos, químicos e biológicos para tratar águas residuárias. Os wetlands são

sistemas eficientes na remoção de sólidos suspensos e matéria orgânica

carbonácea (DBO), e também apresentam possibilidade de remoção de nutrientes,

46

sendo que existem diversos arranjos tecnológicos, dependendo do objetivo do

tratamento. Contudo, os wetlands construídos necessitam de unidades de

tratamento primário à montante. Diante disso, as diversas configurações de lagoas

seguidas de wetlands se mostram atrativas.

Os trabalhos de Silva (2007) e de Silva e Roston (2010) apresentam a

avaliação de uma ETE piloto composta por três unidades, sendo uma lagoa

anaeróbia, uma lagoa facultativa e um pós-tratamento utilizando um wetland

construído. Os resultados da pesquisa demonstraram remoções totais de 80% para

fósforo, 88% para amônia e nitrato, 89% para DQO, 67% para ST e 60% para

turbidez e o pH médio das amostras foi de 6,2. Contudo, foi relatado que a lagoa

anaeróbia projetada não suportou ao lançamento do efluente bruto, apresentando

grande quantidade de sólidos flotantes, mas isso não resultou em mudanças nas

características do wetland, durante 280 dias de operação.

Decezaro, et al. (2012) avaliaram a implantação e o início de operação de

duas unidades de wetlands construídos, um de fluxo horizontal (WCFH) e outro de

fluxo vertical (WCFV), empregadas em paralelo no pós-tratamento de efluentes de

lagoa de decantação, a qual recebia despejos de uma instalação de bovinocultura

de leite na região noroeste do Rio Grande do Sul. O trabalho de Pelissari (2013)

apresenta os resultados de 12 meses de monitoramento do experimento descrito por

Decezaro, et al. (2012), os quais demonstraram eficiências médias de remoção de

62%, 74%, 43%, 81%, 59% e 35% para DBO, DQO, ST, SS, N-NH4+ e P-PO4

3-,

respectivamente no WCFH e de 49%, 68%, 35%, 68%, 80% e 10% para DBO, DQO,

ST, SS, N-NH4+ e P-PO4

3-, respectivamente no WCFV, durante o período de estudo.

Reatores UASB

Os reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) são considerados os

reatores anaeróbios de maior sucesso, por serem capazes de formar agregados

densos por auto imobilização e consequentemente permitirem a atuação do reator

em alta taxa (KALYUZHNYI, FEDOROVICH e LENS, 2006).

Segundo Campos (1999), o reator UASB é um sistema compacto, com baixa

demanda de área, baixo custo, baixa produção de lodo, baixa necessidade de

47

nutrientes (N e P), produção de biogás com valor energético, baixo consumo de

energia, partida rápida após longo período de parada, e lodo excedente mais

estabilizado, o que facilita a sua disposição final.

Também os reatores UASB foram avaliados para tratamento de águas

residuárias de bovinocultura de leite, representados nessa pesquisa pelo trabalho de

Moraes e Paula Júnior (2004). Os autores avaliaram a biodegradabilidade de dejetos

da bovinocultura e da suinocultura, sendo que nos ensaios, foram utilizados lodos

granulados de três origens diferentes (abatedouro de aves, bovinocultura ou

suinocultura), adaptados ou não. Foi utilizada uma relação de substrato:biomassa

igual a 0,5. Foram testados modelos cinéticos dos tipos Monod, Ordem Zero,

Primeira e Segunda Ordem onde verificou-se que o modelo de Primeira Ordem foi o

que melhor se ajustou para os ensaios realizados.

Para fins de lançamento do efluente em corpos hídricos, Matos (2005) afirma

que o efluente do reator UASB necessita de um pós tratamento, que pode ser obtido

em uma lagoa facultativa, por escoamento superficial no solo ou em unidades

wetlands construídos.

Decantação – flotação – desinfecção por radiação solar

O tratamento composto por decantação seguida de flotação e desinfecção por

radiação solar foi proposto por Johann (2010), em sua dissertação de mestrado. Os

resultados da pesquisa demonstraram reduções satisfatórias nas concentrações

afluentes, principalmente para DBO, DQO e N-total. No caso do sistema de

desinfecção com radiação solar os melhores resultados foram obtidos após 24 horas

de exposição ao sol.

Comparação entre as alternativas apresentadas

Na tabela 6 consta o desempenho de diferentes tratamentos, selecionados a

partir desta revisão de literatura. Nessa tabela são apresentados os parâmetros

48

avaliados em cada trabalho, a qualidade da água residuária afluente e efluente aos

tratamentos e as respectivas eficiências de remoção de parâmetros físicos, químicos

e biológicos. Cabe ressaltar que nessa tabela estão apresentados os resultados

mais satisfatórios de cada trabalho.

Tabela 6 - Desempenho de diferentes tratamentos, aplicados a águas residuárias de bovinocultura de leite.

Autor Tratamento adotado Parâmetros Afluente Efluente Eficiência

Johann (2010)*

Decantação → flotação → desinfecção por radiação solar

DBO 3.500 102 97%

DQO 3.038 272,8 91%

SS 258 73,20 72%

N-total 30,52 5,04 83%

P-total 15,91 2,75 83%

CF 170.000 <1.800 2 log

E.coli 68.000 <1.800 1,6 log

Mendonça (2009)

Reatores anaeróbios tubulares horizontais de fluxo contínuo (biodigestor tubular)

DQO 60.623 10.120 83%

ST 61.519 14.664 76%

Pelissari (2013)

Wetlands construídos (pós- tratamento de efluente de lagoa de decantação)

DBO 138,2 52,9 62%

DQO 1.008,2 262,2 74%

SS 254,1 48,9 81%

ST 1.557,1 884,8 43%

N-NH4 55,09 11,1 80%

P-PO43- 23,3 15,1 35%

Silva (2007)

Lagoa anaeróbia → lagoa facultativa → wetland construído

DQO 1.026 110,18 89%

ST 5.813 2.068 64%

N-NH4 19,61 1,05 95%

P-total 14,06 2,30 84%

Unidades: Para CF e E.coli a unidade é NMP/100 mL. Para os demais parâmetros, a unidade é mg/L. Em cada trabalho foram selecionadas as maiores eficiências médias, sendo cada parâmetro trabalhado de forma independente dos demais. *Resultados obtidos com a adição de floculante.

Conforme a tabela 6, verifica-se que os sistemas de tratamento compostos

por lagoas e wetlands construídos foram os que apresentaram as menores

concentrações efluentes de matéria orgânica e nutrientes. Salienta-se que a

49

Resolução CONAMA 430/2011, entre outras exigências, estabelece que efluentes

de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente em corpos

receptores após remoção mínima de 60% de DBO5,20, devendo conter no máximo 20

mg/L de nitrogênio amoniacal total.

3.4 Conclusões

Identificou-se tendência pela utilização de alternativas de tratamento que

visam o reuso do efluente (como a fertirrigação) e a produção de energia (como os

biodigestores) e também de alternativas de baixo custo e simplicidade operacional,

como as lagoas de estabilização e os wetlands construídos.

Contudo, apesar das diversas tecnologias disponíveis e aplicáveis para

tratamento das águas residuárias de bovinocultura de leite no Brasil, atualmente

predomina no país a simples disposição dessas águas residuárias no solo sem

nenhum tratamento e muitas vezes na ausência de critérios que considerem as

características de cada tipo de solo e as necessidades nutricionais das culturas

agrícolas.

Diante do exposto, faz-se necessário trabalhar para divulgação dessas

tecnologias, e também para estabelecer critérios que estimulem e viabilizem a

implementação dessas tecnologias em escala real nas unidades produtoras de leite

brasileiras.

4 WETLANDS CONSTRUÍDOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE BOVINOCULTURA DE LEITE NA MESORREGIÃO NOROESTE DO RIO GRANDE DO SUL

4.1 Introdução

A atividade leiteira no estado do Rio Grande do Sul apresenta-se em

crescente expansão. O estado está enquadrado em segundo lugar no ranking

brasileiro de produção de leite, representando 12% da produção nacional (IBGE,

2011). Na mesorregião noroeste deste estado, a bovinocultura de leite se destaca

como uma das principais atividades agropecuárias. Atualmente, esta mesorregião é

a maior produtora de leite nacional, com um volume de produção estimada de

2.614.988 mil litros no ano de 2011 (ZOCCAL, 2012).

Contudo, essa produção acarreta na geração de efluentes líquidos que

necessitam de gerenciamento adequado para garantir tal desenvolvimento e atender

aos padrões estabelecidos pela legislação. Segundo Cronk (1996), além de sólidos

e DBO, nutrientes como nitrogênio e fósforo são os constituintes mais importantes

em águas residuais de animais, os quais são responsáveis pela eutrofização

(CRONK, 1996).

Assim, percebe-se a necessidade de alternativas tecnológicas para

tratamento desses efluentes. Nesse sentido, os wetlands construídos são uma

alternativa bastante atrativa. Os wetlands construídos vêm sendo cada vez mais

utilizados no tratamento de águas residuárias da agricultura por possibilitarem a

remoção de nutrientes, particularmente nitrogênio e fósforo (GOTTSCHALL, et al.,

2007).

Existem várias configurações de wetlands construídos, entre os quais

destacam-se os de escoamento subsuperficial, também denominados de filtros

plantados com macrófitas. Esses sistemas são muitas vezes, módulos escavados no

terreno, que dispõem de um material de recheio (brita, areia ou cascalho) no qual o

efluente a ser tratado percola, dependendo do tipo de fluxo empregado, no sentido

horizontal ou vertical.

51

Os wetlands construídos de fluxo horizontal (WCFH) possuem zonas de

entrada e saída (geralmente compostas por brita), e material filtrante (geralmente

areia) preenchendo o restante do filtro. A alimentação ocorre por uma tubulação

disposta na zona de entrada, a partir da qual o efluente percola pelo material

filtrante, impulsionado por uma declividade de aproximadamente 1% no fundo até

chegar à zona de saída, onde é coletado por uma tubulação de saída/drenagem

(PELISSARI, 2013). Já nos wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) a água

residuária a ser tratada é disposta na superfície do leito e percorre um caminho

vertical, até atingir o fundo do leito, onde é coletada. Segundo Cooper, et al. (1996),

os WCFV têm como característica principal a alimentação intermitente, que promove

um grande arraste de oxigênio atmosférico para o material filtrante através da

convecção e difusão (COOPER et al. 1996).

Os WCFH apresentam, de forma geral, boa atuação na remoção de matéria

orgânica e sólidos em suspensão, mas possuem limitada atuação nas

transformações das frações nitrogenadas e fosforadas. Já os WCFV vêm sendo

utilizados para remoção de DBO, SS e também para a promoção de nitrificação, em

função da aderência de bactérias nitrificantes no material filtrante, e uma entrada de

oxigênio superior à demanda de conversão da matéria carbonácea (SEZERINO,

2006).

Diante disso, este capítulo tem como objetivo avaliar a implantação, operação

e performance de tratamento de duas unidades de wetlands construídos, uma de

fluxo horizontal e outra de fluxo vertical, no tratamento de efluentes de bovinocultura

de leite na região noroeste do Rio Grande do Sul, sob clima subtropical.

4.2 Metodologia

A área de estudo compreende as instalações para manejo de bovinocultura

de leite do Colégio Agrícola de Frederico Westphalen – CAFW, área anexa à

Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, campus de Frederico Westphalen,

cidade esta, localizada na Mesorregião Noroeste do Rio Grande do Sul (figura 17).

A bovinocultura de leite do CAFW possui 9 vacas em lactação, as quais

produzem um total 140 litros de leite por dia em duas ordenhas. A geração de

52

efluente resultante das águas de lavagens estimada através do consumo de água

diário, é em torno de 2.000 L/d.

A partir de um projeto de pesquisa financiado pelo CNPq (edital MCT/CNPq N

014/2010, sob registro junto a UFSM – SIE 028374) foram instalados dois wetlands

construídos dos tipos WCFH e WCFV, em paralelo, no tratamento do efluente de

lagoa de decantação que recebe despejos da instalação de bovinocultura de leite.

Figura 17 – Localização do município de Frederico Westphalen, mesorregião noroeste Rio-Grandense.

O efluente gerado nas instalações para manejo de bovinocultura de leite do

CAFW é captado por canaletas, e segue por gravidade em duas linhas, uma linha

que conduz as águas de lavagem da sala de ordenha e outra da área anexa,

utilizada para alimentação dos animais, as quais direcionam o efluente para a lagoa

de decantação existente (figura 18).

As unidades wetlands foram projetadas para operar no tratamento secundário

do efluente gerado na lagoa de decantação, da seguinte forma: O efluente da lagoa

de decantação é direcionado a um equalizador de 3.000 L para a partir deste tanque

53

ser distribuído às duas unidades wetlands, em paralelo, sendo para o WCFH 4.500

L/semana, distribuído apenas por gravidade e para o WCFV 4.500 L/semana, de

forma intermitente, através de um sistema de bombeamento controlado por um

temporizador. Após passar pelos wetlands o efluente tratado segue para infiltração

em solo, sendo que para cada wetland há uma vala de infiltração. Na figura 19 é

apresentado um fluxograma da estrutura do sistema experimental.

Figura 18 - Instalações da bovinocultura de leite do CAFW

Figura 19 - Estrutura do sistema experimental

54

O monitoramento do experimento compreendeu ações de controle de vazão,

plantio e replantio das macrófitas quando necessário, coleta de amostras e análises

laboratoriais. As análises físico-químicas do efluente foram realizadas

semanalmente, após coletas pontuais, às 9:00 horas, em 3 pontos, sendo: (i) pós

lagoa de decantação (no equalizador); (ii) - pós WCFH e (iii) - pós WCFV. Os

parâmetros analisados e a metodologia empregada estão descritos na tabela 7.

Tabela 7 - Parâmetros analisados e metodologia empregada.

4.3 Resultados e discussão

4.3.1 Construção do sistema experimental

A construção do sistema experimental iniciou-se em março de 2011. O

dimensionamento foi realizado levando em consideração uma carga de 7,0 g

DBO/m2.dia segundo a recomendação da Natural Resources Conservation Service -

NRCS (1991) apud Healy, Rodgers e Mulqueen (2007) para o WCFH e de 20,0 g

DQO/m2 .dia para o WCFV, estabelecido por Winter e Goetz (2003).

Parâmetros Metodologia empregada Unidade

pH Direto, Potenciométrico, pHmetro T- 1000 - Tekna ------- DQO Refluxo fechado, APHA, 2005 mg/L

DBO5,20 Método Manométrico - APHA, 2005 mg/L Alcalinidade Método Titulométrico - APHA, 2005 mg/L

SS Método gravimétrico - APHA, 2005 mg/L ST Método gravimetrico - APHA, 2005 mg/L

NTK Macro-Kjeldahl - APHA, 2005 mg/L N-NH4 Método Nessler - Vogel, 1981 mg/L N-NO2

- Método Alfanaftilamina - APHA, 1998 mg/L N-NO3

- Método Brucina - APHA, 1998 mg/L P-PO4

3- Método Colorimétrico do Acído Vanadomolibdofosfórico - APHA, 2005

mg/L

55

4.3.1.1 Escavação e Impermeabilização

Os wetlands foram escavados no solo, em cota inferior à lagoa de

decantação, cujas dimensões constam na tabela 8, sendo feita impermeabilização

nas laterais e no fundo com duas camadas de lona plástica e manta de poliéster na

última camada (figura 20).

Tabela 8 – Características físicas dos wetlands.

Dimensões WCFH WCFV

Área superficial 26,5 m2 14,3 m2

Comprimento 6,7 m 4,4 m

Largura 3,95 3,25 m

Altura do filtro 1,15 m 1,15 m

Altura do substrato 0,80 m 0,80 m

Figura 20 – Escavação em solo e impermeabilização dos wetlands.

56

4.3.1.2 Preenchimento dos wetlands

Utilizou-se brita 1 e areia grossa como substrato. Na figura 21 está

apresentado como foi realizado o preenchimento dos wetlands com areia e brita.

Esse material foi disposto dentro dos leitos com o auxílio de uma máquina trator,

sendo seu espalhamento realizado manualmente, utilizando enxadas e pás,

tomando-se cuidado para não adensar a areia. Por isso, a utilização de tábuas, para

melhor distribuição do peso dos trabalhadores em cima da areia, conforme figura 21.

No WCFV utilizou-se uma camada de 10 cm de brita no fundo, na qual foi

assentada a tubulação de drenagem/coleta. Acima da tubulação de coleta foi

depositada mais uma camada de brita de 5 cm para proteger a tubulação, em

seguida foi transferido para o filtro uma camada de 60 cm de areia e completado o

enchimento do filtro com uma camada de 5 cm de brita para melhor distribuição do

efluente.

No WCFH utilizou-se areia como substrato e brita nas zonas de entrada e

saída. Cada uma dessas camadas de brita ocupou cerca de 80 cm do comprimento

do filtro.

A areia empregada nos wetlands como material filtrante foi previamente

submetida à ensaio granulométrico, realizado no Laboratório de Materiais de

Construção Civil - LMCC da UFSM, conforme NBR 7181 de dezembro de 1984

(ABNT, 1984). Na figura 22 está apresentada a curva granulométrica obtida no

ensaio. Com a curva, obteve-se d10 (diâmetro efetivo) de 0,30 mm, d60 de 0,75mm e

coeficiente de uniformidade (U) de 2,50. Esses valores são considerados aceitáveis

para emprego em wetlands construídos, conforme recomendações da literatura

especializada: d10 superior ou igual a 0,20 mm; coeficiente de uniformidade menor

ou igual a 5 unidades (BUCKSTEEG, 1990; CONLEY et al., 1991; COOPER et al.,

1996; PLATZER, 1999; ARIAS et al., 2001 apud PHILIPPI e SEZERINO, 2004).

57

Figura 21 – Preenchimento dos wetlands com areia e brita 1

Figura 22 – Curva granulométrica obtida para a areia empregada nos wetlands

58

4.3.1.3 Tubulações de distribuição e drenagem

A tubulação de distribuição do efluente no WCFV foi composta por tubos PVC

de 25 mm de diâmetro com furos de 0,6 mm espaçados a cada 5 cm. Nessa unidade

o esgoto percola verticalmente até atingir a tubulação de coleta, situada no fundo do

filtro e composta por tubos PVC de 40 mm de diâmetro, com furos de 0,8 mm de

diâmetro, espaçados a cada 10 cm (figura 23).

Já no WCFH, as tubulações de distribuição e coleta foram compostas por

tubos PVC de 50 mm de diâmetro, também perfurados com furos de 8 mm de

diâmetro, espaçados a cada 10cm (figura 24).

Figura 23 – Tubulações do WCFV. a) tubulação de coleta/drenagem; b) tubulação de alimentação.

59

Figura 24 - Tubulações empregadas no WCFH; a) vista da tubulação de alimentação do leito; b) detalhe da perfuração da tubulação de coleta.

4.3.1.4 Plantio das macrófitas

A macrófita empregada nos wetlands foi a Typha domingensis Pers.,

conhecida popularmente como taboa. As mesmas foram retiradas do seu habitat

natural (próximo ao local de estudo) e plantadas diretamente no material filtrante

(figura 25) na razão de 1,5 plantas/m² em 15/08/2011, após a retirada da parte aérea

e excesso de matéria orgânica aderida à rizosfera, sendo que a parte aérea foi

cortada a cerca de 30 cm acima do rizoma, em ângulo de 45º. A identificação e

classificação da espécie foi realizada no herbário do Departamento de Ciências

Florestais da UFSM.

60

Figura 25 – a) Retirada da macrófita do habitat natural; (b) Plantio nos wetlands.

4.3.1.5 Custos de implantação

Para a construção das duas unidades wetlands foi utilizado 8 horas / máquina

retroescavadeira, 12 horas / máquina trator, 24,6 m3 de areia, 7,8 m3 de brita, 240

m2 de lona plástica, 96 m2 de manta de poliéster, 5 barras de tubo PVC DN 50, 4

barras de tubo PVC DN 40, 2 barras de tubo PVC DN 32 e 3 barras de tubo PVC DN

25. As demais estruturas necessárias para a utilização dos wetlands foram 01

reservatório de Fibra com volume de 3.000 L, 01 conjunto motor-bomba centrífuga

rotor aberto (modelo BA 12 – Thebe), 01 conjunto temporizador composto por Timer

e Contator, 04 caixas de inspeção para medição e controle de vazão e 02 valas de

infiltração. O custo total de implantação do sistema foi de R$ 9.200,00 como rubrica

de custeio e R$ 1.200,00 como rubrica de capital.

4.3.1.6 Vista geral do sistema implantado

Na figura 26 consta uma fotografia do sistema experimental logo após

finalizada a fase de implantação.

61

Figura 26 – Vista geral do sistema experimental recém implantado.

4.3.2 Aspectos operacionais

A alimentação dos wetlands com efluente proveniente da lagoa de

decantação foi iniciada em 01/06/2011. Conforme já relatado, a vazão afluente

semanal de projeto foi de 4.500 L para cada wetland. Após vários testes hidráulicos,

a fim de facilitar o monitoramento do sistema, optou-se por realizar a alimentação

dos wetlands da seguinte forma:

WCFH – Alimentação realizada 4 vezes por semana, às segundas, terças,

quintas e sextas-feiras, sendo 1.125 L/dia (alimentação durante um período de 4

horas);

WCFV – Alimentação realizada 3 vezes por semana, às segundas, quartas e

sextas-feiras, através de 4 pulsos diários de 375 L, durante 5 minutos de sucção,

totalizando 1.500 L/dia.

Entretanto, durante o período de estudo, o regime hidráulico atendido para o

WCFH, dado que a alimentação foi realizada por gravidade, foi de apenas 88% da

WCFH

WCFV

62

vazão de projeto, cerca de 3.980 L por semana (média diária de 995 L). Isso ocorreu

devido à inconstância do nível de efluente no tanque de equalização, localizado à

montante das unidades wetlands, pois no período em que a evaporação excedeu a

precipitação na lagoa de decantação, houve redução do volume de líquido na lagoa,

dificultando a fluência do efluente para o tanque de equalização.

Já para o WCFV, pode-se dizer que a vazão de projeto foi atendida em 100%,

ou seja, 4.500 L/semana (1.500 L/d). Isso ocorreu porque a alimentação desse

módulo foi realizada com auxílio de bombeamento, garantindo assim uma entrada

de efluente permanente, conforme o regime proposto.

Ao longo do período de avaliação (mar./2011 – dez./2012) o sistema

experimental não apresentou nenhum problema operacional significativo. As

medidas adotadas durante o período de estudo foram o monitoramento da vazão

afluente e efluente das unidades wetlands, a retirada das plantas invasoras dos

wetlands, a poda das macrófitas (em mar./2012 e out./2012 no WCFH e em

mai./2012 e out./2012 no WCFV) e o plantio de novas mudas de Typha domingensis

Pers. no WCFV (nos meses de fevereiro e maio de 2012) devido à dificuldade de

adaptação das plantas ao meio.

4.3.3 Qualidade do efluente tratado

No apêndice A constam os resultados das análises físico-químicas, obtidos em

12 meses de monitoramento (novembro/2011 a outubro/2012) das unidades

experimentais (LD, WCFH e WCFV). Na tabela 9 constam os valores médios,

mínimos e máximos e os desvios-padrão das análises. Destaca-se que as análises

laboratoriais iniciaram 7 meses após a implantação do sistema.

63

Tabela 9– Valores médios, mínimos e máximos e desvios-padrão (DP) obtidos em análises dos efluentes da lagoa de decantação, do WCFH e do WCFV (novembro/2011 a outubro/2012).

Parâmetros Lagoa de decantação WCFH WCFV

Média±DP Mín Máx Média±DP Mín Máx Média±DP Mín Máx

pH 7,2 6,5 8,4 6,4 6,5 7,6 6,9 6,5 7,5

Temperatura amostra (ºC)

18,2 9,0 26,0 19,7 13,0 26,0 20,2 14,0 28,0

Alcalinidade

(mg CaCO3/L) 668,3 ± 300,0 252,5 1.025,2 455,0 ± 300,4 102,6 1057,5 290,2 ± 141,2 137,0 637,0

OD (mg/L) 1,1 ± 0,1 0,2 2,7 0,8 ± 0,4 0,4 1,9 3,4 ± 0,8 1,9 4,8

DQO (mg/L) 1.008,2 ± 297,6 468,0 1.578,0 262,2 ± 83,3 136,0 446,0 322,9 ± 101,1 148,5 491,0

DBO5 (mg/L) 138,2 ± 67,8 35,0 384,0 52,9 ± 28,5 16,9 98,3 70,6 ± 45,3 101,1 186,1

NTK (mg/L) 68,8 ± 29,6 29,1 144,7 27,6 ± 14,7 12,1 70,8 19,6 ± 9,2 8,1 36,9

N-NH4(mg/L) 55,09 ± 27,2 15,3 119,2 22,8 ± 21,3 1,7 76,5 11,1 ± 10,7 1,0 41,4

N-NO2- (mg/L) 0,0 ± 0,0 0,0 0,0 0,0 ± 0,0 0,0 0,0 0,1 ± 0,2 0,0 1,4

N-NO3- (mg/L) 5,2 ± 3,9 0,0 15,7 3,0 ± 1,6 0,0 6,0 37,2 ± 15,3 0,0 61,1

P-PO43- (mg/L) 23,3 ± 6,9 11,8 39,8 15,1 ± 7,8 0,8 35,4 20,9 ± 7,3 11,3 37,2

SS (mg/L) 254,1 ± 100,6 111,0 467,0 48,9 ± 33,1 5,4 170,0 80,2 ± 44,8 14,2 253,0

ST (mg/L) 1.557,1 ± 1.801,7 525,0 11,51 884,8 ± 444,4 63,6 2.035,0 1.009,9 ± 406,3 160,0 1.696,0

Número de amostragens: Parâmetros DQO e NTK - 23 amostragens; Demais parâmetros - 35 amostragens. Os valores demonstrados como zero correspondem a valores não detectáveis no método utilizado.

64

- Potencial hidrogeniônico – pH

Em 71% das amostragens, o pH do afluente dos wetlands foi superior a 7.

No geral, valores ligeiramente inferiores aos afluentes foram encontrados nos

efluentes do WCFH e do WCFV, com valores dentro da faixa considerada ideal para

a atividade bacteriana (valores entre 6,5 e 9).

- Temperatura

A temperatura média do afluente dos wetlands foi de 18,2ºC. Já as

temperaturas do efluente dos wetlands foram mais elevadas, com média de 19,7oC

no efluente do WCFH e de 20,2oC no efluente do WCFV. Segundo Brix (1997), essa

condição é alcançada pela presença das macrófitas nos wetlands, devido ao

isolamento da superfície do leito em relação a temperaturas mais baixas que as

mesmas proporcionam.

- Alcalinidade Total

O valor médio de alcalinidade total do afluente aos wetlands foi de 668 mg/L,

enquanto que no efluente do WCFH a alcalinidade média foi de 455 mg/L, e no

efluente do WCFV, somente 290 mg/L. Esses valores são superiores ao valor típico

de alcalinidade para esgoto doméstico, que segundo Von Sperling (2005),

corresponde a 200 mg/L. O consumo de alcalinidade em wetlands deve-se à

ocorrência de processos oxidativos, como a nitrificação. Por isso, o maior consumo

de alcalinidade constatado no WCFV, indica a provável ocorrência de nitrificação

nessa unidade.

65

- Matéria orgânica carbonácea (DBO e DQO)

Durante o período de monitoramento, a concentração média de DQO foi de

1.008 mg/L no afluente dos wetlands, de 262 mg/L no efluente do WCFH e de 323

mg/L no efluente do WCFV. A figura 27 apresenta um gráfico do tipo boxplot para os

valores de DQO do afluente e do efluente dos wetlands.

No que diz respeito à DBO, a concentração média foi de 138 mg/L no afluente

dos wetlands, de 53 mg/L no efluente do WCFH e de 71 mg/L no efluente do

WCFV. Na figura 28 consta um gráfico do tipo boxplot para os valores de DBO do

afluente e do efluente dos wetlands. Nesse gráfico, é importante chamar atenção

para o elevado desvio padrão, tanto afluente, quanto efluente dos wetlands, o que

pode estar relacionado com o manejo diário das instalações de bovinocultura e

também com a incidência da precipitação sobre o sistema.

Figura 27 – Concentração de DQO afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

DQ

O (m

g/L

)

66

Figura 28 – Concentração de DBO afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

A relação DQO/DBO afluente aos wetlands foi de 7,3, a qual está dentro da

faixa considerada por Von Sperling (2005) como elevada, indicando que a fração

não biodegradável (inerte) é alta. Segundo Von Sperling (2005), conforme aumenta

o nível do tratamento, a tendência desta relação é aumentar devido à redução da

porção biodegradável, enquanto que a fração inerte permanece praticamente

inalterada. Quanto maior a eficiência no tratamento da fração biodegradável, maior é

a relação DQO/DBO. Porém, no presente estudo, a relação DQO/DBO diminuiu ao

passar pelas unidades wetlands, ficando em média de 5 para ambos os tratamentos.

Isso pode estar relacionado aos processos físicos, como filtração e sedimentação,

que ocorrem nos wetlands, capazes de remover materiais inertes da fase líquida.

- Sólidos

Os valores médios de sólidos afluentes aos wetlands foram de 1.557 mg ST/L

e de 254 mg SS/L. Já as concentrações de sólidos efluentes foram de 885 mg ST/L

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

50

100

150

200

250

300

350

400

DB

O (m

g/L

)

67

e de 49 mg SS/L no WCFH e de 1.010 mg ST/L e de 80 mg SS/L no WCFV.

Verificou-se alto desvio padrão no afluente dos wetlands quanto a concentração de

sólidos. Essa questão está relacionada com o nível de efluente disponível no

reservatório equalizador, pois quando a coleta do afluente (LD) para análise era

realizada com baixo nível de líquido no equalizador, resultava numa maior

concentração de sólidos.

Após 16 meses de operação dos wetlands, não houve indícios de colmatação

do material filtrante (areia), sendo que não identificou-se aumento na concentração

de SS efluente, nem para o WCFH, nem para o WCFV, quando comparado com a

concentração do afluente, o que pode ocorrer devido ao desprendimento da

biomassa aderida ao material filtrante.

Nas figuras 29 e 30 estão apresentados os gráficos boxplot para os

parâmetros ST e SS, respectivamente, relacionados às concentrações afluentes e

efluentes aos wetlands.

Figura 29 – Concentração de sólidos totais afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

ST

(mg

/L)

68

Figura 30 – Concentração de sólidos suspensos afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

- Nitrogênio

Em wetlands construídos, o maior mecanismo de remoção do nitrogênio

orgânico é a sequência dos processos de amonificação, nitrificação e desnitrificação,

sendo que o oxigênio requerido para a nitrificação é suprido por convecção e difusão

atmosférica e também pelas raízes das plantas (PHILIPPI e SEZERINO, 2004).

Segundo os mesmos autores, as macrófitas também são responsáveis por parcela

de remoção de nitrogênio, o qual é incorporado na biomassa vegetal, além disso,

existem outros mecanismos como a volatilização e a adsorção, os quais são de

menor importância quando comparados com a nitrificação e a desnitrificação.

As proporções médias das diferentes formas nitrogenadas mensuradas na

massa líquida de cada unidade de tratamento estudada são mostradas na figura 31.

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

100

200

300

400

500

SS

(mg

/L)

69

Figura 31 - Proporções médias das diferentes formas nitrogenadas no efluente dos tratamentos utilizados para águas residuárias de bovinocultura.

Como mostrado na figura 31, a porcentagem média de nitrogênio orgânico do

efluente do WCFH aumentou quando comparado com o afluente, fato que

provavelmente está relacionado com o desprendimento do biofilme e com a

decomposição das raízes das plantas.

Já no WCFV, ocorreu redução das concentrações de nitrogênio orgânico

afluentes, indicando a provável ocorrência da amonificação. A nitrificação também

foi evidente no WCFV, pois conforme a figura 31, a principal forma de nitrogênio

nesse módulo de tratamento foi composta por nitrato, sendo que o efluente

apresentou em média 37 mg N-NO3-/L. Os wetlands construídos de fluxo vertical

favorecem a nitrificação devido a maior incorporação de oxigênio no material

filtrante, que ocorre via convecção e difusão atmosférica, causada pela intermitência

de aplicação do efluente, que durante a alimentação tende a promover um “arraste”

de O2 atmosférico para o interior do material filtrante (PHILIPPI e SEZERINO, 2004).

As concentrações de nitrogênio afluentes aos wetlands foram de 68,8 mg

NTK/L e de 55,09 mg N-NH4+/L. O efluente do WCFH apresentou concentrações

médias de 27,6 mg/L para NTK e de 22,8 mg/L para N-NH4+. Já o efluente do

WCFV, apresentou concentrações médias inferiores às do WCFH, sendo 19,6 mg/L

para NTK e 11,1 mg/L para N-NH4+. As figuras 32 e 33 mostram respectivamente, os

gráficos boxplot para os valores de NTK e N-NH4+ afluentes e efluentes aos

wetlands.

LD WCFH WCFV

70

Figura 32 – Concentração de NTK afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

Figura 33 – Concentração N-NH4+ afluente e efluente dos wetlands tratando águas

residuárias de bovinocultura.

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

20

40

60

80

100

120

140

160

NT

K (m

g/L

)

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

20

40

60

80

100

120

140

N-N

H4

+ (m

g/L

)

71

- Fósforo

Durante o período de monitoramento, a concentração média de P-PO43- foi de

23,3 mg/L no afluente dos wetlands, de 15,1 mg/L no efluente do WCFH e de 20,9

mg/L no efluente do WCFV. A figura 34 apresenta um gráfico do tipo boxplot e a

figura 35 apresenta a evolução temporal para os valores de P-PO43- do afluente e do

efluente dos wetlands.

Figura 34 – Concentração de P-PO43- afluente e efluente dos wetlands tratando

águas residuárias de bovinocultura.

Mediana

25%-75%

Não Discrepantes

Discrepantes

ExtremosLD WCFH WCFV

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

P-P

O4

3-

(mg

/L)

72

Figura 35 - Comportamento evolutivo de P-PO43- do afluente e efluente dos wetlands

tratando águas residuárias de bovinocultura. LD: lagoa de decantação.

Verificou-se no WCFH visível remoção de P-PO43- nos primeiros meses de

operação, com expressiva queda de desempenho após 9 meses (em março/2012).

Já no WCFV, a remoção de P-PO43- foi baixa desde o início de operação do sistema.

A variação de remoção de P-PO43- nos wetlands construídos está relacionada

com o armazenamento temporário pelas macrófitas e micro-organismos e também

com a saturação do material filtrante (WHITE et al., 2000). Arias et al. (2001) relatam

que o principal meio de remoção de P-PO43- no início de operação dos wetlands são

as reações de adsorção e precipitação que ocorrem na composição do material

filtrante.

Para Stefanakis e Tsihrintzis (2012), as baixas remoções de P-PO43- dos

WCFV em relação aos WCFH estão relacionadas ao tempo de contato da água

residuária com o material filtrante. Nos WCFV o efluente é rapidamente drenado até

a saída, tendo menos tempo para que ocorra a adsorção do P-PO43- no material

filtrante, por isso, a eficiência na remoção de fósforo geralmente é baixa, desde o

início de operação.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45P

-PO

43-(m

g/L)

LD

WCFH

WCFV

73

4.3.4 Desempenho global dos wetlands

Na tabela 10 é apresentado o resultado do teste de ANOVA, realizado para

verificar a ocorrência de diferenças significativas quanto à qualidade do efluente

tratado no WCFH e no WCFV. O teste mostrou diferenças significativas entre os

tratamentos, quanto aos parâmetros de DQO, SS, NTK, N-NH4, N-NO3-, N-NO2

- e P-

PO43-.

Nesse trabalho, optou-se por não apresentar as eficiências dos wetlands em

termos de remoção de concentrações dos parâmetros de qualidade. Ao invés disso,

preferiu-se abordar a eficiência em termos de carga, devido a diferença de vazões

de entrada e saída que ocorreram entre as unidades WCFH e WCFV. Ressalta-se

que a eficiência em termos de carga é mais representativa e geralmente mais

elevada se comparada com a eficiência de remoção de concentrações afluentes.

Tabela 10 – Resultado estatístico obtido com o teste ANOVA para o WCFH e para o WCFV.

Parâmetros WCFH-WCFV Valor p

DQO 0,03160 DBO 0,05487 ST 0,15877 SS 0,00145

NTK 0,03201 N-NH4 0,00516 N-NO3

- 2,40x10

-22

N-NO2- 0,007717

P-PO43-

0,001935

Nível de significância de 5% (α = 0,05); H0 = não há diferenças significativas entre os tratamentos;

H1= há diferenças significativas entre os tratamentos.

Para o WCFH são apresentadas as cargas aplicadas e removidas

considerando a área superficial e também a área transversal (tabela 11). Essa última

é mais significativa, uma vez que a água residuária é aplicada na área transversal do

WCFH e percorre um caminho horizontal. Cabe ressaltar que atualmente existem

poucos dados disponíveis na literatura especializada que consideram cargas

74

aplicadas na área transversal dos WCFH. Na tabela 12 são apresentadas as cargas

superficiais aplicadas e removidas no WCFV.

Tabela 11 – Cargas médias aplicadas e removidas no WCFH.

Parâmetros

WCFH – Área superficial: 26,5 m² WCFH – Área Transversal 3,16 m² Carga

Aplicada (g/m².semana)

Carga restante

(g/m².semana)

Eficiência %

Carga Aplicada (g/m².semana)

DQO 151,42 19,30 87 1270,00 DBO 20,76 3,90 81 174,10 SS 38,17 3,60 90 320,00 ST 233,87 63,64 73 1961,21

NTK 10,35 2,03 80 86,76 N-NH4 8,27 1,68 80 69,40 P-PO4

3- 3,51 1,11 68 29,43

Tabela 12 – Cargas aplicadas e removidas no WCFV.

Parâmetros WCFV – Área superficial: 14,3 m²

Carga Aplicada (g/m².semana)

Carga restante (g/m².semana)

Eficiência %

DQO 317,25 95,52 70 DBO 43,50 20,88 52 SS 80,00 23,74 70 ST 490,00 299,00 39

NTK 21,68 5,81 73 N-NH4 17,33 3,30 81 P-PO4

3- 7,35 6,20 16

O WCFH, em termos de carga, apresentou maior eficiência em todos os

parâmetros, com exceção apenas do nitrogênio amoniacal (figura 36).

75

Figura 36 – Cargas aplicadas nos wetlands e as respectivas eficiências de remoção.

Quanto à adaptação das macrófitas nos wetlands, as mesmas tiveram melhor

desenvolvimento no WCFH, apresentando maior velocidade de crescimento e maior

densidade (número de plantas por m2).

Para lançamento do efluente em corpos hídricos do Rio Grande do Sul, o

WCFH não atende aos padrões de lançamento quanto aos nutrientes N e P e o

WCFV não atende ao padrão de lançamento de P, conforme a Resolução

CONSEMA Nº 128/2006. Essa resolução estabelece para vazões inferiores a 100

m3/d valores limite de 20 mg/L para NTK e N-NH4 e de 4 mg/L para P. No caso de

DBO, DQO e SS, os padrões estabelecidos pela Resolução CONSEMA 128/2006

para vazões inferiores a 20 m3/d são de 180 mg/L para DBO, 400 mg/L para DQO e

180 mg/L para SS. Dessa forma, a utilização do efluente tratado na fertirrigação de

culturas agrícolas é uma possibilidade bastante atrativa, que além de contribuir para

preservação da qualidade dos recursos hídricos pode trazer benefícios sociais e

econômicos para as propriedades produtoras de leite da região.

Apesar de ambos os sistemas não apresentarem problemas significativos

quanto à implantação e operação, o WCFH demonstrou melhor desempenho em

termos de qualidade do efluente tratado, adaptação das macrófitas, custos

relativamente menores (por não necessitar de bomba), adequação aos aspectos

paisagísticos do meio rural e ausência de odores.

WCFH WCFV

76

Diante do exposto, pode-se afirmar que os wetlands construídos,

principalmente os WCFH, são uma tecnologia viável para tratamento de efluentes de

bovinocultura de leite, notadamente na Mesorregião Noroeste Rio-Grandense. Na

figura 37 consta a fotografia do sistema experimental em dezembro de 2012,

demonstrando a integração do mesmo com a paisagem rural.

Figura 37 – Fotografia do sistema experimental em dezembro de 2012.

4.4 Conclusão

Com base nos resultados obtidos com a implantação, a operação e um ano

de monitoramento físico-químico do sistema experimental, pode-se concluir que:

- O custo total de implantação do sistema experimental foi de R$ 10.400,00, que

representa R$ 254,90 por m2 de wetland construído;

- O WCFH removeu 87%, 81%, 90%, 80% e 68% das cargas superficiais aplicadas

de DQO, DBO, SS, N-NH4 e P-PO43-, respectivamente;

- O WCFV removeu 70%, 52%, 70%, 81% e 16% das cargas superficiais aplicadas

de DQO, DBO, SS, N-NH4 e P-PO43-,respectivamente;

77

- O WCFH mostrou melhor desempenho, quando comparado com o WCFV, em

termos de qualidade do efluente tratado, adaptação das macrófitas, custos

relativamente menores (por não necessitar de bomba), adequação aos aspectos

paisagísticos do meio rural e ausência de odores.

- Potencialidade de agregação de valor com a utilização do efluente tratado nos

wetlands, haja visto que o mesmo apresenta concentrações de nitrogênio e fósforo

passíveis de serem aplicados na agricultura.

- Os wetlands construídos, principalmente os WCFH, são uma tecnologia viável para

tratamento de efluentes de bovinocultura de leite, notadamente na Mesorregião

Noroeste Rio-Grandense.

5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

A partir da revisão de literatura sobre as diversas alternativas já estudadas no

Brasil para tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite e da avaliação

de wetlands construídos para tratamento dessas águas residuárias na região

noroeste do Rio Grande do Sul, pode-se concluir que:

Existe tendência no país pela implantação de tecnologias de tratamento que

apresentem baixos custos de implantação e operação, simplicidade operacional e

que possam viabilizar o reuso do efluente tratado e/ou a produção de energia. Com

relação ao comparativo de desempenho das diversas tecnologias estudadas,

verificou-se que os sistemas de tratamento compostos por lagoas e wetlands

construídos foram os que apresentaram as menores concentrações efluentes de

matéria orgânica e de nutrientes.

A avaliação das unidades wetlands experimentais, considerando o período de

um ano de monitoramento, também demonstrou que esse tipo de sistema é

adequado e apresenta grande potencial de aplicação nas propriedades produtoras

de leite do Brasil, devido principalmente ao clima favorável em diversas regiões do

país, aos baixos custos (implantação, operação e manutenção), simplicidade

operacional, boa eficiência na remoção de matéria orgânica e nutrientes e também

pela possibilidade de reúso do efluente tratado.

Contudo, apesar desta e de outras tecnologias disponíveis e aplicáveis para

tratamento das águas residuárias de bovinocultura de leite, ainda predomina no país

a prática da simples disposição dessas águas residuárias no solo sem nenhum

tratamento e muitas vezes na ausência de critérios que considerem as

características de cada tipo de solo e as necessidades nutricionais das culturas

agrícolas.

Diante do exposto, faz-se necessário trabalhar para divulgação e também

para estabelecer critérios que estimulem e viabilizem a implementação de

tecnologias de tratamento de efluentes em escala real nas unidades produtoras de

leite brasileiras.

REFERÊNCIAS

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APÊNDICE A - CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO AFLUENTE E DO EFLUENTE DOS WETLANDS

Tabela A.1 – Resultados do monitoramento físico-químico do afluente dos wetlands – Lagoa de Decantação (LD).

1 16/11/2011 23 7,09 100,00 827,00 318,00 1321,00 0,10 43,20 0,061 4,01 37,80

2 23/11/2011 19 7,02 63,00 843,00 240,00 1295,00 0,10 37,29 0,000 8,12 39,88

3 30/11/2011 26 7,55 125,50 1105,80 153,30 1345,00 847,00 498,00 <0,1 42,69 0,000 2,72 30,51

4 07/12/2011 24 6,90 96,50 1196,30 283,30 1432,00 943,00 489,00 0,10 74,63 0,000 13,04 37,06

5 15/12/2011 22 6,86 67,00 1205,20 202,77 1457,00 910,00 547,00 0,10 80,18 0,000 4,77 28,34

6 21/12/2011 24 6,99 90,00 931,88 130,55 1410,00 967,00 443,00 0,30 78,13 0,000 5,67 23,43

7 11/01/2012 21 6,68 99,00 1012,50 169,44 1540,00 1074,00 466,00 0,60 62,30 0,000 6,82 23,50

8 24/01/2012 23 6,59 133,50 869,25 213,91 11512,00 989,00 10523,00 0,60 77,78 0,000 5,48 22,82

9 02/02/2012 26 6,70 129,00 982,45 297,00 1618,00 1018,00 600,00 2,00 60,33 0,000 11,50 27,73

10 08/02/2012 25 6,61 177,00 1066,00 223,14 3287,00 1613,00 1674,00 34,00 119,21 0,000 11,70 26,48

11 15/02/2012 22 6,85 120,00 1045,00 196,27 1549,00 1018,00 531,00 42,00 84,43 0,000 4,83 24,98

12 07/03/2012 22 7,10 70,50 966,00 255,55 1313,00 847,00 466,00 0,40 80,08 0,000 8,24 29,21

13 12/04/2012 22 7,63 758,50 65,50 738,39 262,50 1329,00 748,70 580,30 0,10 89,12 81,31 0,000 0,00 35,56

14 18/04/2012 19 7,62 1112,00 102,81 676,88 249,82 1321,00 1062,00 259,00 2,50 144,76 84,90 0,000 0,22 22,12

15 24/04/2012 16 7,76 1143,00 100,23 891,33 173,88 1219,00 821,00 398,00 <0,1 101,64 83,66 0,000 4,23 24,03

16 03/05/2012 14 7,75 708,00 102,64 771,90 181,41 1149,00 859,00 290,00 <0,1 88,10 86,76 0,000 4,48 23,64

17 09/05/2012 17 7,72 910,50 102,64 733,88 165,80 1130,00 720,00 410,00 <0,1 90,12 80,04 0,000 12,36 23,82

18 16/05/2012 14 7,61 1188,00 172,61 717,25 163,00 1108,50 650,20 458,30 <0,1 85,21 80,20 0,000 15,73 24,64

19 23/05/2012 18 7,58 753,00 100,00 530,00 145,95 525,00 429,00 96,00 <0,1 90,20 83,62 0,000 2,23 24,21

20 06/06/2012 9 7,70 573,00 134,00 696,53 168,50 1948,50 1528,00 420,50 0,70 119,00 72,59 0,000 0,00 21,43

21 20/06/2012 15 7,85 1578,00 183,00 520,00 160,00 795,00 410,00 385,00 <0,1 59,50 42,79 0,000 0,00 20,86

22 27/06/2012 14 7,44 823,50 120,00 261,00 111,00 1883,00 640,00 1243,00 5,00 58,52 37,36 0,000 4,26 20,12

23 04/05/2012 16 7,46 783,00 186,00 495,00 191,00 790,00 430,00 360,00 <0,1 53,90 36,40 0,000 1,55 17,99

24 11/07/2012 12 7,37 468,00 384,00 462,85 205,00 680,00 480,00 200,00 <0,1 36,92 29,54 0,000 2,31 15,90

25 18/07/2012 11 7,30 993,00 324,00 452,77 308,00 1520,00 470,00 1050,00 3,00 32,20 23,47 0,000 0,00 15,43

26 01/08/2012 15 7,50 678,00 189,00 318,44 409,00 920,00 730,00 190,00 0,70 50,70 19,12 0,000 9,40 15,18

27 08/08/2012 16 8,40 1023,00 128,30 257,50 467,00 1044,00 360,00 684,00 1,00 50,75 20,04 0,000 3,08 14,90

28 15/08/2012 17 7,20 1233,00 35,00 277,50 407,00 700,00 340,00 360,00 3,00 87,29 33,12 0,000 3,12 25,90

29 22/08/2012 15 7,05 1012,00 134,00 252,50 207,00 850,00 330,00 360,00 <0,1 46,69 30,12 0,000 5,89 11,80

30 29/08/2012 13 7,02 1060,00 154,00 330,00 432,00 1020,00 697,00 360,00 <0,1 45,12 15,30 0,000 7,50 15,34

31 05/09/2012 18 7,04 1248,00 158,12 345,00 434,00 1829,00 460,00 1369,00 <0,1 30,80 28,12 0,000 4,40 22,90

32 12/09/2012 17 7,32 1279,00 157,90 412,50 349,00 1070,00 460,00 1369,00 <0,1 29,12 20,58 0,000 6,05 14,64

33 17/09/2012 20 6,81 1518,00 168,12 318,00 424,00 870,00 320,00 550,00 <0,1 70,14 24,51 0,000 2,86 17,21

34 25/09/2012 16 7,30 1458,00 178,33 400,00 370,00 960,00 420,00 540,00 <0,1 68,38 32,46 0,000 4,38 18,34

35 17/10/2012 18 6,93 888,00 187,00 482,50 226,00 760,00 412,00 540,00 2,00 56,11 42,04 0,000 3,80 20,17

Coleta Data pH

DQO

(mg/L)

SS

(mg/L)

N-NH4

(mg/L)

DBO ₅

(mg/L)

Temp

(Cº)

Alcal.

(mg/L)

ST

(mg/L)

P-PO

3-

(mg/L)

STF

(mg/L)

STV

(mg/L)

SSD

(mg/L)

NTK

(mg/L)

N-NO ₂¯

(mg/L)

N-NO

¯

(mg/L)

87

Tabela A.2 – Resultados do monitoramento físico-químico do efluente do WCFH.

1 16/11/2011 20 7,25 25,20 460,00 30,00 636,00 <0,1 39,10 0,000 0,00 5,29

2 23/11/2011 20 7,28 17,50 505,00 46,70 778,00 <0,1 29,03 0,137 4,50 7,40

3 30/11/2011 25 7,69 49,00 1024,90 22,50 1075,00 733,00 342,00 <0,1 43,90 0,000 5,94 14,26

4 07/12/2011 24 7,20 40,00 945,30 54,40 1035,00 729,00 306,00 0,1 41,55 0,023 3,48 14,89

5 15/12/2011 23 7,23 23,77 719,74 51,66 1065,00 675,00 390,00 0,50 41,93 0,132 2,47 8,80

6 21/12/2011 26 6,89 42,65 958,13 65,00 1215,00 875,00 340,00 <0,1 64,20 0,084 2,26 3,39

7 11/01/2012 24 6,57 36,95 812,50 89,00 1632,00 1160,00 472,00 0,20 37,40 0,102 3,96 3,16

8 24/01/2012 23 6,79 26,55 617,50 35,00 1214,00 844,00 370,00 <0,1 43,29 0,012 5,02 7,48

9 02/02/2012 26 6,80 33,90 837,90 79,44 1462,00 996,00 466,00 <0,1 53,88 0,000 3,42 2,10

10 08/02/2012 26 6,59 36,10 1037,40 62,50 1531,00 1073,00 458,00 <0,1 70,38 0,000 4,50 0,84

11 15/02/2012 23 6,55 35,00 1057,50 45,03 2035,00 1486,00 549,00 <0,1 76,51 0,000 3,50 2,40

12 07/03/2012 24 6,54 35,60 484,76 67,00 1247,00 820,00 427,00 <0,1 28,31 0,000 3,60 12,96

13 12/04/2012 22 6,91 273,50 24,00 237,74 83,01 674,00 364,00 310,00 <0,1 70,84 19,46 0,000 4,59 18,66

14 18/04/2012 22 7,01 301,00 32,79 313,50 51,96 661,00 411,00 250,00 <0,1 24,62 22,61 0,000 1,06 17,20

15 24/04/2012 19 6,96 143,00 33,12 611,05 52,85 905,00 642,00 263,00 <0,1 40,04 27,40 0,000 3,45 19,03

16 03/05/2012 17 6,95 153,50 32,79 323,18 26,42 690,00 512,00 178,00 <0,1 36,60 18,86 0,000 4,60 21,20

17 09/05/2012 18 6,91 373,50 64,63 708,23 22,65 861,00 531,00 330,00 <0,1 28,12 20,38 0,000 3,12 23,06

18 16/05/2012 17 6,97 361,00 64,50 510,63 23,71 989,00 589,00 400,00 <0,1 52,36 26,57 0,000 2,74 26,29

19 23/05/2012 17 6,84 292,50 18,00 396,00 58,50 830,00 410,00 420,00 <0,1 52,12 23,80 0,000 6,00 35,46

20 06/06/2012 14 6,97 136,00 23,00 137,50 8,30 1394,00 1190,00 204,00 <0,1 23,33 9,64 0,000 2,12 17,01

21 20/06/2012 17 6,92 260,50 31,15 190,00 5,48 370,00 96,66 273,34 <0,1 17,50 6,41 0,000 3,62 16,95

22 27/06/2012 16 6,89 200,00 42,00 287,10 16,00 1464,00 196,00 1268,00 <0,1 12,32 4,30 0,000 2,00 19,00

23 04/07/2012 18 6,74 206,00 87,30 255,00 18,00 560,00 53,33 506,68 <0,1 18,48 7,58 0,000 5,85 25,49

24 11/07/2012 15 6,60 166,00 87,00 222,85 43,00 350,00 230,00 120,00 <0,1 18,48 4,45 0,000 0,00 13,76

25 18/07/2012 13 6,53 228,50 94,70 233,33 36,00 480,00 350,00 130,00 <0,1 12,12 2,79 0,000 2,81 14,38

26 01/08/2012 16 6,82 191,00 87,60 102,63 26,00 230,00 150,00 80,00 <0,1 37,80 5,25 0,000 1,76 15,25

27 08/08/2012 17 6,40 313,50 73,40 215,00 83,00 518,00 120,26 397,74 <0,1 20,30 3,05 0,040 2,28 16,47

28 15/08/2012 18 7,01 333,50 16,90 155,00 115,00 370,00 220,00 150,00 <0,1 26,39 2,78 0,010 1,64 26,30

29 22/08/2012 19 6,75 356,89 79,87 255,00 40,00 570,00 270,00 300,00 <0,1 24,36 3,03 0,000 1,89 20,82

30 29/08/2012 16 6,68 446,00 87,89 245,00 170,00 600,00 280,00 300,00 <0,1 24,23 4,98 0,000 1,18 17,34

31 05/09/2012 19 6,86 263,50 88,41 207,50 80,00 1200,00 280,00 920,00 <0,1 14,00 3,74 0,000 5,77 16,08

32 12/09/2012 19 6,90 324,00 89,00 176,00 22,00 450,00 310,00 140,00 <0,1 16,18 3,22 0,000 0,91 11,77

33 17/09/2012 21 6,86 266,00 96,00 250,00 36,00 400,00 298,00 102,00 <0,1 17,50 5,19 0,000 1,15 18,51

34 25/09/2012 18 6,92 166,00 98,30 197,50 25,00 370,00 230,00 140,00 <0,1 17,50 2,68 0,000 4,30 17,25

35 17/10/2012 19 6,50 276,00 97,00 235,00 22,00 410,00 269,00 140,00 <0,1 31,56 1,73 0,000 2,30 18,40

Coleta Data pH

DQO

(mg/L)

SS

(mg/L)

N-NH4

(mg/L)

Temp

(Cº)

DBO ₅

(mg/L)

Alcal.

(mg/L)

ST

(mg/L)

P-PO

3-

(mg/L)

STF

(mg/L)

STV

(mg/L)

SSD

(mg/L)

NTK

(mg/L)

N-NO ₂¯

(mg/L)

N-NO

¯

(mg/L)

88

Tabela A.3 – Resultados do monitoramento físico-químico do efluente do WCFV.

1 16/11/2011 20 7,23 76,10 345,00 100,00 1056,00 <0,1 15,70 0,315 0,00 30,55

2 23/11/2011 22 7,20 19,40 322,00 90,00 954,00 <0,1 12,08 1,491 43,79 21,34

3 30/11/2011 25 7,50 42,20 465,10 14,20 1280,00 795,00 485,00 <0,1 17,53 0,243 32,57 25,20

4 07/12/2011 25 7,20 44,35 416,30 63,30 1323,00 852,00 471,00 <0,1 14,40 0,159 59,30 34,77

5 15/12/2011 24 7,18 24,40 598,90 65,00 1388,00 875,00 513,00 <0,1 16,14 0,396 25,90 31,91

6 21/12/2011 27 6,92 41,90 556,50 108,33 1416,00 924,00 492,00 <0,1 22,61 0,111 59,50 14,23

7 11/01/2012 23 6,62 49,60 412,50 48,33 1375,00 948,00 427,00 <0,1 19,82 0,020 38,00 26,56

8 24/01/2012 24 6,87 47,21 266,00 54,40 1003,00 625,00 378,00 <0,1 16,01 0,010 48,80 21,34

9 02/02/2012 28 6,74 39,95 637,00 136,66 1477,00 967,00 510,00 <0,1 36,62 0,012 38,49 14,99

10 08/02/2012 26 6,70 40,50 507,00 116,66 1613,00 1137,00 476,00 <0,1 33,24 0,110 38,49 12,36

11 15/02/2012 23 6,50 38,90 450,00 104,72 1696,00 1196,00 500,00 <0,1 41,59 0,011 46,11 35,23

12 07/03/2012 24 7,40 36,01 312,38 91,66 1319,00 826,00 493,00 <0,1 14,53 0,020 55,97 37,23

13 12/04/2012 22 6,98 491,00 28,00 356,25 146,20 1101,00 708,00 393,00 <0,1 21,56 18,93 0,250 30,09 17,01

14 18/04/2012 21 6,94 403,50 40,66 242,25 106,75 1070,00 875,00 195,00 <0,1 21,56 20,70 0,002 22,28 25,07

15 24/04/2012 20 7,10 480,00 40,66 341,25 62,14 1146,00 794,00 352,00 <0,1 36,96 10,01 0,580 59,33 26,02

16 03/05/2012 17 7,07 371,80 40,66 373,16 63,57 1066,00 662,00 404,00 <0,1 33,98 9,58 0,330 54,00 26,79

17 09/05/2012 18 6,88 423,50 85,76 251,75 61,43 1064,00 695,00 369,00 <0,1 33,98 20,50 0,232 41,43 28,20

18 16/05/2012 18 6,91 306,00 85,76 181,00 28,89 963,00 501,00 462,00 <0,1 12,32 5,63 0,002 61,14 28,33

19 23/05/2012 18 6,94 310,30 27,00 238,60 16,75 160,00 18,00 142,00 <0,1 8,83 6,13 0,000 43,00 24,48

20 06/06/2012 15 6,96 148,50 18,00 137,50 17,25 1531,00 1254,00 277,00 <0,1 14,00 2,90 0,000 44,62 19,83

21 20/06/2012 18 7,18 231,00 38,00 179,50 70,08 720,00 360,00 360,00 <0,1 17,50 3,10 0,000 39,12 18,96

22 27/06/2012 16 6,98 357,00 80,00 226,20 58,00 1664,00 520,00 1144,00 <0,1 33,88 6,56 0,070 48,28 18,37

23 04/07/2012 17 7,00 251,00 102,30 205,00 57,00 690,00 410,00 280,00 <0,1 26,18 2,12 0,000 52,76 14,18

24 11/07/2012 15 6,94 216,00 180,00 194,28 66,00 450,00 360,00 90,00 <0,1 18,48 1,95 0,380 58,50 12,59

25 18/07/2012 14 6,84 213,00 186,12 202,77 60,00 690,00 470,00 220,00 <0,1 13,20 1,18 0,000 21,12 13,69

26 01/08/2012 17 6,66 193,50 93,80 108,12 51,00 400,00 210,00 190,00 <0,1 29,40 1,16 0,000 34,12 12,30

27 08/08/2012 18 6,91 268,20 89,20 180,00 79,00 1106,00 300,00 806,00 <0,1 8,12 4,11 0,250 36,12 11,38

28 15/08/2012 19 7,03 458,50 12,70 147,50 134,00 730,00 350,00 380,00 <0,1 8,12 2,40 0,010 23,12 15,30

29 22/08/2012 20 7,03 456,00 98,30 150,00 67,00 440,00 210,00 230,00 <0,1 16,29 1,20 0,000 18,15 15,99

30 29/08/2012 17 7,09 421,00 103,67 212,50 85,00 650,00 338,00 230,00 <0,1 18,20 1,78 0,009 21,88 15,64

31 05/09/2012 20 7,01 336,00 109,12 207,50 127,00 1406,00 320,00 1086,00 <0,1 8,40 1,08 0,080 22,20 19,38

32 12/09/2012 18 7,01 256,00 120,00 152,25 53,00 640,00 340,00 300,00 <0,1 8,90 1,26 0,000 24,40 12,51

33 17/09/2012 22 7,09 346,00 132,00 222,00 81,00 440,00 235,00 205,00 <0,1 14,20 1,41 0,000 20,12 17,43

34 25/09/2012 20 7,30 223,00 129,00 255,00 253,00 720,00 280,00 440,00 <0,1 22,79 3,41 0,003 17,18 17,03

35 17/10/2010 19 6,66 266,00 130,00 107,00 71,00 600,00 339,00 261,00 <0,1 24,59 3,09 0,000 25,30 17,25

Coleta Data pH

DQO

(mg/L)

SS

(mg/L)

N-NH4

(mg/L)

Temp

(Cº)

DBO ₅

(mg/L)

Alcal.

(mg/L)

ST

(mg/L)

P-PO

3-

(mg/L)

STF

(mg/L)

STV

(mg/L)

SSD

(mg/L)

NTK

(mg/L)

N-NO ₂¯

(mg/L)

N-NO

¯

(mg/L)