Utilização de biofiltros com macrófitas (Vertical Constructed Wetlands) como pós-tratamento de lagoas de estabilização aplicadas aos dejetos de suínos

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalOs efluentes líquidos da suinocultura apresentam além de elevadas concentrações de material carbonáceo, altos teores de nitrogênio e fósforo. Basicamente, as tecnologias que são empregadas no tratamento dos dejetos de suínos caracterizam-se por armazenamento temporário seguido de aplicações no solo, ou pela seqüência de lagoas que tendem a estabilizar material carbonáceo e reduzir a colimetria, sendo que os nutrientes não são contemplados na sua totalidade, obtendo assim, uma série de transformações intermediárias ou remoções ocasionais. Faz-se necessário, portanto, a incorporação de técnicas que possam ser associadas aos sistemas consolidados e que promovam a maximização dos processos de transformação e remoção desses nutrientes. Dentro desta perspectiva, objetiva-se o pós-tratamento em efluentes de lagoas de estabilização de dejetos de suínos empregando a técnica conhecida como vertical constructed wetlands (BioFiltros com Macrófitas), em escalas laboratorial (colunas) e de campo (módulos piloto). O experimento de campo foi conduzido junto a uma fazenda de criação de suínos localizada na região oeste de Santa Catarina, onde cerca de 600 m3.d-1 de dejetos são gerados. Os dejetos são tratados por uma seqüência de 7 lagoas de estabilização (2 anaeróbias, 1 facultativa, 1 aerada e 3 de maturação), apresentando remoções médias de 94% para DQO, 72% para NH4-N, 83% para PO4-P e 72% para ST. Apesar das porcentagens de remoção, as concentrações de nitrogênio e fósforo permanecem elevadas para o lançamento ao ambiente (360 mg.L-1 e 63 mg.L-1, respectivamente). A unidade de pós-tratamento é composta por 4 módulos BioFiltros com Macrófitas (V = 4,92 m3; A = 7,59m2; profundidade = 0,90m, cada módulo), plantados com Typha spp, e alimentada 3 vezes ao dia (30 mm.d-1) com o efluente final das lagoas existentes, totalizando 230 L.d-1. Os módulos 1 e 3 foram preenchidos com o material filtrante composto pela areia 1 (d10 = 0,21mm; U = 2,14; K = 4,4.10-4 m.s-1; % de finos = 57%) e os módulos 2 e 4 pela areia 2 (d10 = 0,23mm; U = 6,00; K = 5,4.10-4 m.s-1; % de finos = 29%). A alta concentração de NH4-N afluente causou toxicidade às macrófitas, resultando em constantes trocas de indivíduos, sendo portanto as transformações e remoções ocorridas atribuídas aos fenômenos ocorridos junto ao material filtrante. A partir do 111o dia de operação os módulos com areia 1 apresentaram redução significativa do potencial de drenagem, indicando colmatação do material. Para os módulos com areia 2, a partir do 112o dia de operação obteve-se 58% de remoção de amônia, sendo que destes 42% deram-se através da nitrificação para uma carga média aplicada de 14 gNH4-N.m-2.d-1. A retenção de PO4-P nos BioFiltros com areia 2 variou de 52% a 66% para cargas aplicadas de 1,0 a 1,7 gPO4-P.m-2.d-1, respectivamente. Nas colunas, obteve-se nitrificação e retenção de PO4-P variando de 49% a 90% e de 59% a 96%, respectivamente. Apesar das satisfatórias remoções e transformações obtidas nas colunas e nos BioFiltros com areia 2, os valores absolutos permaneceram elevados, mostrando assim, a necessidade de se aumentar a área superficial dos módulos, identificar materiais filtrantes com maiores teores de Fe, Ca e Al, diminuir a concentração afluente de NH4-N por meio de reciclos e promover o desenvolvimento por completo das macrófitas, bem como, otimizar processos de remoção da matéria carbonácea e remoção das frações de sólidos no sistema de lagoas de estabilização existente