( PDF ) Desempenho de wetlands construídas (banhados construídos) no tratamento de manipueira

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS

JOCILENE FERREIRA DA COSTA

DESEMPENHO DE WETLANDS CONSTRUÍDAS (BANHADOS

CONSTRUÍDOS) NO TRATAMENTO DE MANIPUEIRA

CAMPO GRANDE/MS

2009

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS

JOCILENE FERREIRA DA COSTA

DESEMPENHO DE WETLANDS CONSTRUÍDAS (BANHADOS

CONSTRUÍDOS) NO TRATAMENTO DE MANIPUEIRA

Dissertação apresentada para obtenção

do grau de Mestre no Programa de Pós-

Graduação em Tecnologias Ambientais

da Universidade Federal de Mato

Grosso do Sul, na área de concentração

em Saneamento Ambiental e Recursos

Hídricos.

ORIENTADOR: Prof.ª Dr.ª Paula Loureiro Paulo

Aprovada em:

Banca Examinadora:

Prof.ª Dr.ª Paula Loureiro Paulo

Orientadora – UFMS

Prof. Dr. Carlos Nobuyoshi Ide Drª. Matildes Blanco

Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Universidade Federal de Mato Grosso do Sul

Campo Grande, MS

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2009

Ficha catalográfica preparada pela

COORDENADORIA DA BIBLIOTECA CENTRAL/UFMS

Costa, Jocilene Ferreira.

Desempenho de wetlands construídas (banhados construídos) no

tratamento de manipueira / Jocilene Ferreira da Costa – Campo

Grande, 2009.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso

do Sul, 2009.

Orientador: Profª. Drª. Paula Loureiro Paulo

1. biomassa verde. 2. fecularia. 3. tangola.

DEDICATÓRIA

Ao meu pai, Crescêncio U. da Costa

(in memorian), meu Anjo eterno, meu

primeiro e grande professor, infelizmente

não foi possível estar ao meu lado em mais

essa vitória, mas tenho certeza de que está

sempre ao meu lado, cuidando de mim.

A minha mãe Leonina F. da Costa, meu

maior exemplo, minha grande rainha, sei

que suas orações sustentam meu espírito e

me fazem suportar os momentos difíceis da

vida.

DEDICO

iii

AGRADECIMENTOS

A Profª Drª Paula Loureiro Paulo, mais que uma orientadora neste

trabalho, me ensinou a enxergar as coisas da vida de uma forma mais ampla, me

fez confiante e com a certeza de que é possível continuar no caminho quando se

tem um objetivo. Obrigada pela paciência e pela excelente orientação.

A Deus que tudo pode e que nos dá a condição, de alcançarmos nossos

objetivos.

A Universidade Federal de Mato Grosso do Sul pela infra-estrutura

disponibilizada.

Ao Prof. Dr. Carlos Nobuyoshi Ide, prestativo nos momentos de dúvidas

e pronto a colaborar a qualquer momento, sempre transmitindo seus

conhecimentos.

Ao Secretário de Estado de Meio Ambiente, das Cidades, do

Planejamento, da Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul, Engº

Carlos Alberto Negreiros Said Menezes, pelo apoio, sua preciosa ajuda foi muito

importante para a realização das análises do solo desta pesquisa.

Aos funcionários do Laboratório de Solos do Departamento de

Hidráulica e Transporte do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da UFMS,

pela ajuda e atenção dispensadas.

Aos técnicos do Laboratório de Qualidade Ambiental – LAQUA pelo

apoio técnico prestado.

Ao Prof. Mestre José Luiz Gonçalves pelas sugestões e pela colaboração

nas amostras do capim Tangola e do solo da Chácara Águia.

A Estagiária aluna do curso de Engenharia Ambiental Aline da Silva

Ribeiro pela amizade e auxílio proporcionado.

A todos os professores, colegas e funcionários do PGTA pelo apoio.

Ao Arquiteto Wilson Vieira Felipe, pelo companheirismo, pelo ombro

amigo, por enxugar minhas lágrimas nos momentos de tristeza, pelo amor

doado, pela alegrias que me proporcionou e incentivo, principalmente, nos

momentos de incertezas.Me deu confiança e fortaleza na condução de minha

vida.

A minha amiga irmã de coração Engª Florestal Adriana dos Santos

Damião pelos momentos de alegrias, pelo apoio e força estimuladora. Que a

nossa amizade seja eterna.

Ao Gerente de Licenciamento Ambiental do IMASUL Engº Paulo

Roberto Aquino pela amizade, compreensão e auxílio.

Ao Prof. Natálio Abrão Metereologista da UNIDERP pela

disponibilização dos dados climatológicos.

A amiga Psicóloga Marley Abdo, pelos conselhos nos momentos difíceis

na fase da pesquisa, por me fazer acreditar que posso e que sou uma grande

mulher.

Aos meus pais Crescêncio (in memorian) e Leonina, exemplos de

trabalho, pelo amor dado, pelos ensinamentos, perseverança e fé em Deus,

valores estes, que alicerçaram minha vida.

Aos meus irmãos Jocinele, Joélcio, Jonilce e Joilson, pela nossa união,

mesmo longe de mim são fontes inesgotáveis de amor, carinho, apoio e presença

constante em minha vida.

Aos meus sobrinhos Vaniélcio, Bruno, Douglas, Vinícius, Jayane, e a

pequena Vitória Helena, que mesmo distante, seus beijos e abraços são constante

fonte de motivação e entusiasmo.

Aos meus cunhados e cunhadas pela amizade e torcida

A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização desta

pesquisa.

"A ecologia rasa é antropocêntrica, ou

centralizada no ser humano. Ela

vê os seres humanos como situados

acima ou fora da natureza, como a fonte

de todos os valores, e atribui apenas um

valor instrumental, ou de "uso", à

natureza. A ecologia profunda não

separa seres humanos - ou qualquer

outra coisa – do meio ambiente natural.

Ela vê o mundo não como uma coleção

de objetos isolados, mas como uma rede

de fenômenos que estão

fundamentalmente interconectados e são

interdependentes. A ecologia reconhece

o valor intrínseco de todos os seres

vivos e concebe os seres humanos

apenas como um fio particular na teia

da vida”.

CAPRA, (1996).

SUMÁRIO

DEDICATÓRIA ....................................................................................................................... iii

AGRADECIMENTOS ..............................................................................................................iv

EPÍGRAFE ...............................................................................................................................vi

SUMÁRIO............................................................................................................................... vii

LISTA DE FIGURAS............................................................................................................. viii

LISTA DE TABELAS...............................................................................................................ix

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS.................................................................................x

LISTA DE SÍMBOLOS.......................................................................................................... xiii

RESUMO.................................................................................................................................xiv

ABSTRACT.............................................................................................................................xiv

CAPÍTULO I ..............................................................................................................................1

1.INTRODUÇÃO GERAL ........................................................................................................1

1.1.Industrialização da mandioca..............................................................................................1

1.1.1Processos Produtivos ........................................................................................................1

1.1.1.1.Processo de obtenção da fécula de mandioca .............................................................1

1.1.1.2.Processo de obtenção de farinha de mandioca............................................................2

1.1.1.3.Fecularias e Farinheiras no Mato Grosso do Sul.........................................................3

1.2.Manipueira ............................................................................................................................4

1.3.Possibilidades de tratamento para uma manipueira..............................................................5

1.4.Wetlands construídos ............................................................................................................5

1.4.1.Tipos de wetlands ...........................................................................................................7

1.4.2.Vegetações utilizadas em wetlands .................................................................................8

1.5.Remoção de poluentes em sistemas de wetlands .................................................................9

1.6.Relação Solo-Planta ...........................................................................................................10

1.6.1.Nutrientes ......................................................................................................................11

1.7.Evapotranspiração ..............................................................................................................12

CAPÍTULO II - Artigo ............................................................................................................14

Introdução ................................................................................................................................14

Material e Métodos ..................................................................................................................16

Resultados e Discussão ............................................................................................................22

Conclusão/Referências Bibliográficas .....................................................................................30

LISTA DE FIGURAS

vii

Figura 1

Fluxograma geral do processo produtivo de fecularias.......................

Figura 2 Fluxograma geral de uma farinheira.....................................................

Figura 1-Art. Perspectiva das wetlands construídas –

Vegetadas..............................................................................................

Figura 2 Corte longitudinal dos wetlands construídos – vegetados.................... 18

Figura 3 Relação do volume evapotranspirado, volume aplicado e média de

crescimento...........................................................................................

Figura 4 Média de macronutrientes foliares nos

períodos.................................................................................................

Figura 5 Média de micronutrientes foliares nos períodos.................................... 27

Figura 6 Média de macronutrientes no solo (substrato) nos períodos.................

Figura 7 Média de micronutrientes no solo (substrato) nos períodos. .................

LISTA DE TABELAS

viii

Tabela 1 Fecularias do Estado de Mato Grosso do Sul com respectivas

capacidades nominais de produção por safra .....................................

Tabela 1-Art. Condições da manipueira aplicada, crescimento, precipitação,

parâmetros físico-químicos na entrada e saída das wetlands

construídas e percentagem de remoção (todos média dos

períodos).............................................................................................

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABAM - Associação Brasileira de Produtores de Mandioca

ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental

APHA - American Public Health Association

B - Boro

BRANCO - Banhado não vegetado (sem Tangola)

(BR

/ BR

)

Ca - Cálcio

CH - Carga Hidráulica

g.CaCo

-1

- Gramas Carbonato de Cálcio por Litros

CCET - Centro de Ciências Exatas e Tecnologia

Cl - Cloro

Cm - Centímetro

CN - Cianeto

Cu - Cobre

DBO

- Demanda Bioquímica de Oxigênio, encubada por cinco dias a

20ºC

DQO - Demanda Química de Oxigênio

DHT - Departamento de Hidráulica e Transportes

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

EPA - United States Environmental Protection Agency

ETE - Estação de Tratamento de Esgoto

Eto - Evapotranspiração de Referência

Fe - Ferro

g. L

-1 -

Gramas por Litros

g.d

-1

- Gramas por Dia

h - Hora

H - Hidrogênio

ha .d-¹ - Hectare Dia

-1

hab. d

-1

- Habitante Dia

-1

HAGR - Hargreaves

HCN - Ácido Cianídrico

IAGRO - Agência Estadual de Defesa Sanitária Animal e Vegetal

K - Potássio

Kc - Coeficiente de Cultura

kg - Quilograma

kg. ha

-1 -

Quilogramo por Hectare

L.t

-1 -

Litros por Toneladas

LAQUA - Laboratório de Qualidade Ambiental do DHT/CCET/UFMS

m - Metros

mm - Milímetros

m³. t

-1 -

Metro Cúbico por Tonelada

mg.L

-1

- Miligrama por Litro

Mg - Magnésio

mg.SST.L

-1 -

Miligrama Sólidos Suspensos Totais por Litros

mg.PO

-1 -

Miligrama Fosfato por Litros

Mn - Manganês

MO - Matéria Orgânica

MS - Mato Grosso do Sul

N - Nitrogênio

- Gás Nitrogênio

NaHCo

3 -

Bicarbonato de Sódio

Nitrito

- -

Nitrato

- -

Hidroxila

P - Fósforo

PE - Pernambuco

PET - Polietileno Tereftalato

pH - Potencial Hidrogeniônico

PVC - Policloreto de Vinila

RJ - Rio de Janeiro

S - Enxofre

-2

- Sulfato

SEPLANCT - Secretaria de Planejamento, Ciência e Tecnologia

SEPROTUR - Secretaria de Estado da Produção e Turismo

SIC - Superintendência de Indústria e Comércio

SST - Sólidos Suspensos Totais

TDH - Tempo de detenção hidráulica

t.ha

-1

- Toneladas por Hectare

UASB - Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente

UNT - Unidade Nefelométrica de turbidez

UFMS - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul

USEPA - United States Environmental Protection Agency

Zn - Zinco

3 -

Wetlands construídas vegetadas com Tangola

WCFS - Wetlands construídas de Fluxo Superficial

WCFSS - Wetlands construídas de Fluxo Subsuperficial

WCFV - Wetlands construídas de Fluxo Vertical

µS. cm

-1

- Microsiemens por Centímetros

LISTA DE SÍMBOLOS

xii

% - Porcentagem

Ø - Diâmetro

ºC - Graus Celsius

xiii

RESUMO

O objetivo da presente pesquisa foi avaliar a possibilidade da aplicação de wetlands

construídas (banhados construídos) de fluxo subsuperficial visando diminuir a carga

poluidora de efluentes de fecularia (Manipueira) e produzir biomassa verde. O estudo

foi realizado em escala de laboratório, em (4) quatro unidades de vidro, usando areia

fina como substrato, onde 3( três) unidades foram plantadas com a gramínea Tangola

(híbrido Brachiaria arrecta (Tanner) x Brachiaria mutica (Angola)). A manipueira foi

aplicada em diferentes condições, sendo que no Período I (91 dias de duração) com

Demanda Química de Oxigênio (DQO) (16 g.L

-1

), com pH de 4,29;no Período II,

manipueira tratada em reator anaeróbio em pH neutro (153 dias) e, no Período III foi

feita a adição de bicarbonato de sódio (pH em torno de 6) em manipueira diluída a 6

g.L

-1

(31 dias) e 16 g.L

-1

(67 dias).As wetlands construídas, no Período I, considerado

com as condições mais desfavoráveis para o desempenho do sistema (inverno, baixa

precipitação, alta carga orgânica e baixo pH) apresentaram uma remoção considerável

de DQO (42%), sólidos suspensos (92%), turbidez (95%), nitrogênio (78%) e fósforo

(97%).No Período II não houve saída de efluentes para coleta de amostras.No Período

III (maiores precipitações,pH 6, DQO

média

em torno de 6g.L

-1

apresentou-se remoção de

DQO(68%),Alcalinidade(23%),Turbidez(73%),Salinidade(2,5%). A produção da

biomassa verde variou com as condições climáticas e características da manipueira

aplicada, bem como as concentrações de macro e micronutrientes foliares e no

substrato. O período de maior produtividade foi o período III, com média de 1,03 g.d

-1

Palavras-Chave: biomassa verde, filtros plantados, fecularia, gramínea, tangola,

nutrientes.

ABSTRACT

The objective of this research was to assess the possibility of applying subsuperficial

flow constructed wetlands to lower the pollution load from cassava processing

wastewater (cassava wastewater) and to produce Green biomass. The study was

performed at lab-scale by using 4 glass units, with fine sand as substrate, where 3 units

were cultivated with Tangola grass (hybrid Brachiaria arrecta (Tanner) x Brachiaria

mutica (Angola)). The cassava wastewater was applied in different conditions: in Period

I (91 days duration time) conditions were a high chemical oxygen demand (COD) of 16

g.L

-1

and a pH of 4,29; Period II, the cassava wastewater was previously treated in a

anaerobic reactor and presented a slightly basic pH (153 days) and, Period III, the

addition of sodium bicarbonate (pH around 6) in diluted cassava wastewater to 6 g.L

-1

of COD (31 days) and 16 g.L

-1

COD (67 days). In Period I, which was the period with

the most adverse conditions (winter time, low rainfall, high organic loading rate and low

pH), the constructed wetlands showed considerable removal of COD (42%), suspended

solids (92%), turbidity (95%), nitrogen (78%) and phosphorus (97%). The production

and quality of the green biomass varied according to climatic conditions and the

characteristics of the cassava wastewater as well as the concentration of macro and

micronutrients present in the leaves and substrate. The period with the highest

production was period III with mean 1,03 g.d

-1

Key-words: green biomass, cultivated filters, cassava processing industry, grass,

tangola, nutrients.

xiv

CAPÍTULO I

1. INTRODUÇÃO GERAL

O Estado de Mato Grosso do Sul (MS) não apresenta problemas relacionados a água de

ordem quantitativa, mas, principalmente, de ordem qualitativa e ocorre, em função de diversas

formas de poluição, afetando tanto as águas superficiais quanto as subterrâneas de áreas

urbanas, exigindo tratamentos cada vez mais complexos, e nem sempre eficientes (PEREIRA

& BALTAR, 2000). A predominância da agroindústria no Mato Grosso do Sul, tem

contribuído para poluição industrial e é um dos principais fatores responsáveis pela

degradação dos recursos hídricos do Estado, pois muitos desses empreendimentos não contam

com um sistema de tratamento para efluentes com eficiência para atender as legislações

ambientais brasileiras e as de Mato Grosso do Sul (MS).

1.1 Industrialização da mandioca

A mandioca (Manihot esculenta Crantz) é uma planta tropical, perene e lenhosa, cultivada

tradicionalmente em solos de baixa fertilidade e com pouco uso de insumos, pode ser

propagada por meio de estacas ou de sementes. A raiz da mandioca é um dos alimentos

básicos da população brasileira, principalmente para a de baixa renda. Porém, mais do que

isso, a indústria de beneficiamento da raiz vem apresentando um significativo

desenvolvimento, garantindo a presença dos seus subprodutos como matéria-prima em uma

série de indústrias, tanto alimentícias quanto não-alimentícias (GAMEIRO, 2002).

1.1.1 Processos produtivos

1.1.1.1 Processo de obtenção da fécula de mandioca

Segundo PARIZOTTO (1999), as raízes da mandioca, ao chegarem à indústria, são pesadas e

posteriormente verificado o teor de amido através de um lavador de raízes de laboratório e de uma

balança hidrostática. Em seguida, as raízes são descarregadas mecanicamente em moegas. A

lavagem é feita debaixo d’água por meio de pás de ferro revestidas com borracha. O “leite de

fécula” livre das fibras contém, ainda, outros componentes solúveis como proteínas, lipídeos e

açúcares que serão separados na etapa de refinação, juntamente com a água. Esta suspensão é

denominada “água vegetal”, (também chamada de manipueira), conforme figura 1. Para a

purificação são utilizadas centrífugas que apresentam discos cônicos dentro do rotor. A fécula

refinada segue para um filtro rotativo a vácuo visando remoção parcial da umidade (40-45%) e,

após esta etapa, passa por um secador pneumático onde, em tempo bastante curto, é desidratada de

acordo com o teor de umidade final desejado (VILELA & FERREIRA, 1987).

Figura 1 - Fluxograma geral do processo produtivo de fecularias.

Descascament o

Pi cador

Ext r ação

Concentração e Refinament o

do Amido (1ª Centrífuga)

Secagem

Penei r amento (Classificação)

Embalagem

Água

Retirada de Impur ezas

Desidratação 2ª Centrífuga

Moagem

Água

Ca sca s

Água Vegetal

Desidrat ação

Peneiras Cônicas Rotativas

Água

Água proveniente da 1ª centrífuga

Água proveniente da 2ª centrífuga

Fonte: Adaptado de VILPOUX (2003).

1.1.1.2 Processo de obtenção da farinha de mandioca

Devido ao elevado teor de umidade das raízes de mandioca recém-colhidas, este produto é

classificado como perecível (FERREIRA NETO et al., 2003). Desta forma, a utilização por

períodos de tempo mais longos se dá através de produtos desidratados, principalmente as

diversas farinhas de mandioca (VILELA & Jr., 1987). As raízes vêm do campo

acompanhadas de terra. As mesmas devem ser lavadas para eliminar a terra aderida à sua

casca. O descascamento elimina as fibras presentes nas cascas, as substâncias tânicas, que

escurecem a farinha, e parte do ácido cianídrico (HCN) que se concentra em maior proporção

nas entrecascas. A ralação é feita para que as células das raízes sejam rompidas, liberando os

grânulos de amido e permitindo a homogeneização da farinha. A torração é uma operação

delicada, talvez a que mais influa na qualidade do produto final. Durante a torração e

esfriamento, há sempre a formação de aglomerados, devido à gelificação da fécula. A

operação de trituração deve ser feita de forma a desintegrar corretamente a farinha, sem

pulverizá-la. Após a trituração a farinha é passada por peneiras, conforme figura 2, com a

finalidade de separar as partes não trituradas e promover uma classificação (LIMA, 1982;

CEREDA & VILPOUX, 2003).

Figura 2 - Fluxograma geral de uma farinheira

Descascamento e Lavagem

Água com areia

Ralação ou Moagem

Prensagem

Esfarelamento

Peneira Vibratória

Crueira

TorraçãoTrituração

Peneiramento (Classificação)

Embalagem

Água

Casca

Água da prensa

Fonte: Adaptado de CEREDA & VILPOUX (2003).

1.1.1.3 Fecularias e Farinheiras no Mato Grosso do Sul

Uma das agroindústrias que vem se destacando no Brasil são as fecularias e farinheiras, sendo

o Estado de Mato Grosso do Sul estratégico nessa produção. O Estado tem apresentado maior

crescimento no setor de industrialização de amido de mandioca, sendo o segundo produtor

brasileiro conforme estatísticas da ABAM (Associação Brasileira dos Produtores de Amido

de Mandioca). Nos últimos três meses do ano de 2006 houve valorização no plantio de

mandioca em cerca de 74,4%. As fecularias instaladas em operação no Estado são

apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1: Fecularias do Estado de Mato Grosso do Sul com respectivas capacidades nominais

de produção por safra, em toneladas.

Unidade Município Capacidade nominal Prevista (T)

1. Amidos Yamakawa Nova Andradina 30.000

2. Incol Ivinhema 10.000

3. Pantanal Ivinhema 8.000

4. Santa Rosa Ivinhema 6.000

5. Santa Rosa Angélica 3.000

6. Amilfar – Pilão Amidos Deodápolis 16.000

7. Nevada – Pilão Amidos Sete Quedas 10.000

8. N K R Itaquiraí 10.000

9. Cassava Glória de Dourados 10.000

10. Novo Três Passos Novo Horizonte do Sul 5.000

11. Boito & Boito Amambaí 4.000

12. Brasamid Bataguassú 10.000

13. Fecularia Seriema Coronel Sapucaia 3.000

14. *Amidos Naviraí Naviraí 10.000

15. *Pilão Amidos Química Naviraí 12.500

16. *Pilão Amidos Química Tacuru – a 5.000

17. Fecularia Mundo Novo Mundo Novo 5.000

Total 157.500 T

Unidades em Implantação e / ou Reativação

1. Agroindustrial Festal Paranhos 6.000

2. Pilão Amidos - reativação Itaquiraí – b 10.000

3. Pilão Amidos – nova unidade Tacuru – c 10.000

4. Liza Alimentos Corumbá – c 4.500

5. Indama S/A Três Lagoas 12.000

Total 42.500 T

Fonte: SEPROTUR / SIC – Fevereiro / 2008 – Informações do Engº Agrônomo Eduardo Corrêa.

* Amidos quimicamente modificados

a – Não implantou

b – Parada

c – Obra parada

1.2. Manipueira

Nos processos de industrialização da mandioca, para fins de obtenção de farinha ou fécula,

são gerados resíduos sólidos de descarte, partes lenhosas e deterioradas das raízes, crueira,

porções fibrosas retidas em peneiras, bagaços e resíduos líquidos da água de lavagem das

raízes e manipueira (FERNANDES Jr. & CEREDA, 1996). Dentre esses, destaca-se a

manipueira líquida resultante da prensagem da massa ralada utilizada para a produção de

farinha e do processo de extração e purificação da fécula (TAKAHASHI, 1987). A

manipueira é o resíduo mais problemático por possuir elevada carga de poluente e efeito

tóxico, devido ao glicosídeo cianogênico linamarina, causando sérios problemas ao ambiente

quando lançado em cursos d'água (BARANA & CEREDA, 2000). Esse problema agrava-se

em virtude da concentração das indústrias estarem na região Sul do País e no Mato Grosso do

Sul (LEONEL & CEREDA, 1998). ANRAIN (1983) afirmou serem as indústrias de fécula

causadoras de impactos ao meio ambiente, com a demanda química de oxigênio (DQO) na

água de lavagem em torno de 25.000 mg.L

-1

, o que corresponderia, em termos comparativos à

poluição causada por 460 hab/dia. Segundo CEREDA (2001), os resíduos líquidos do

processamento de mandioca são: (1) água de lavagem das raízes; (2) manipueira ou água

vegetal; (3) água da extração de fécula, no caso da fecularia. Na fabricação de farinha de

mandioca, a quantidade de manipueira gerada em média é de 0,36 m

-1

de raiz processada

(DEL BIANCHI, 1998).

De acordo com CEREDA (2001), os volumes de resíduos líquidos gerados em média nas

unidades de processamento de fécula são: para água de lavagem das raízes, 2,62 m

-1

raízes e água de extração da fécula 3,68 m

-1

de raízes. A quantidade e a qualidade dos

resíduos gerados no processo de extração de amido de mandioca variam devido a vários

fatores como, idade do tubérculo, tempo de armazenamento e tipo de processo utilizado

(TORRES et al., 2003).

O íon cianeto(CN

) encontra-se presente na mandioca, associado a um açúcar, como parte de

um composto cianogênico, solúvel em água, denominado de linamarina. O cianeto (CN)

produzido é um dos mais violentos venenos conhecidos que, apesar de volátil, pode dissociar-

se quando dissolvido em águas com pH igual ou maior que 8, formando (HCN) ou cianeto

livre. A toxidade do CN

é muito maior do que a do HCN. Nos cursos d’água natural, o

cianeto deteriora-se ou é decomposto por ação bacteriana, diminuindo as concentrações

excessivas ,com o tempo (FIORETTO, 2001).

1.3. Possibilidades de tratamentos para a manipueira

A análise dos carboidratos solúveis da manipueira aponta a presença de glicose e maltose e

muitas vezes apenas glicose, com concentração entre 40 e 45g.L

-1

que explica em parte a

dificuldade de reter carga biodegradável por processo físico sendo, de acordo com CEREDA

(2000), para o tratamento o processo biológico é mais indicado. FERNANDES Jr. (1989),

estudou as causas da instabilidade em reatores de mistura completa para tratar a manipueira e

medidas para seu controle. Como recomendação, indicou a utilização de sistemas com

separação de fases, como alternativa para a biodigestão de resíduos líquidos da indústria da

farinha de mandioca, confirmando a sugestão de CEREDA et al. (1986). Uma abordagem

interessante é feita por LETTINGA (1995), que ressalta a necessidade de implementação de

sistemas integrados de proteção ambiental, que conciliem o tratamento de esgotos com a

recuperação e o reuso de seus subprodutos. RODRIGUES (2001), estudando águas

residuárias de laticínios e frigoríficos, evidenciou que as mesmas são fontes de matéria

orgânicas e nutrientes minerais e podem contribuir para o aumento na produção de alimentos

e na melhoria da qualidade ambiental.

Por fim cita-se que para minimizar os riscos das águas residuárias, reduzindo também a

contaminação microbiológica, as wetlands construídas (banhados construídos), podem

constituem bons sistemas de pós tratamento, na remoção de poluentes. Outras vantagens

desses sistemas são o baixo custo de construção e operação; eles podem ser implementados no

próprio local onde os esgotos são gerados; e podem ser mantidos por pessoas relativamente

sem treinamento (CAMPOS et al.,2002).

Nas wetlands construídas, os mecanismos de retenção do fósforo contidos nas águas

residuárias incluem processos físicos, químicos e biológicos, envolvendo fenômenos de

precipitação, sedimentação e, principalmente, adsorção (PHILIPPI & SEZERINO, 2004).

1.4. Wetlands Construídas (Banhados Construídos)

A utilização de wetlands construídas como tratamento complementar na remoção de

nutrientes vem sendo estudada desde a década de 80, do século passado.

O maior mecanismo de remoção de nitrogênio orgânico nas wetlands construídas é a

seqüência dos processos de amonificação, nitrificação e desnitrificação, (IWA Specialist

Group on Use of Macrophytes (2000); COOPER et al. (1996); KADLEC & KNIGHT

(1996)).

As wetlands construídas para tratamento de efluentes são sistemas desenhados e construídos

para utilizar processos naturais na remoção de poluentes do efluente (KIVAISI, 2001). Os

principais processos biológicos que regulam as remoções de nitrogênio e fósforo do efluente

são a absorção direta pela macrófita, mineralização microbiológica e transformações como

desnitrificação e amonificação (USEPA, 2000).

Os principais processos abióticos que atuam nas remoções denitrogênio e fósforo do efluente

são a sedimentação, precipitação química e adsorção. A sedimentação também é importante

na remoção de material particulado do efluente (BRASKERUD, 2002).

As wetlands construídas são consideradas como um método de tratamento que utiliza

tecnologia simples, de fácil operação e custo baixo (COSTA et al., 2003). O termo é utilizado

internacionalmente para identificação do sistema que, no Brasil tem variadas denominações.

Alguns pesquisadores usam o termo Zona de Raízes, sendo este traduzido do termo em inglês

“Root Zone” muito utilizado na Europa. Os termos terras úmidas construídas, filtros plantados

e banhados também são utilizados.

Nas wetlands construídas ocorre principalmente: 1) boa ciclagem de nutrientes, 2) remoção de

matéria orgânica, 3) transferência de oxigênio para o substrato, por meio do sistema radicular

e dos rizomas, 4) inibição do crescimento de algas sobre o substrato, causada pela sombra

provida pelas folhas e 5) suporte ao crescimento de biofilmes, os quais são formados junto aos

rizomas, raízes e serrapilheira (SHUTES, 2001). Dentre os numerosos mecanismos que

causam essa remoção, destacam-se a decantação (causada pelo biofilme microbiano aderido

às raízes e ao substrato), o predatismo e a competição entre outros microrganismos, além das

eventuais substâncias tóxicas produzidas pelas plantas sendo liberadas através de suas raízes

(BRIX, 1994).

O nitrogênio é muito abundante na forma gasosa como N

, representando cerca de 80% dos

constituintes da atmosfera. Contudo, esta forma não é disponível para as plantas, sendo

necessária sua fixação biológica. O nitrito (NO

) é pouco comum por ser bastante tóxico em

baixas concentrações e facilmente oxidado para nitrato (NO

) (WELCH, 1995). O nitrogênio

é um dos contaminantes considerados importantes na remoção por sistemas de wetlands

construídas, sendo relacionados aos processos de: crescimento da planta e outros organismos;

amonificação, nitrificação e desnitrificação e volatilização da amônia (BRIX, 1993 citado por

ZHU, 1995).

1.4.1 Tipos de Wetlands Construídas

As wetlands construídas podem ser utilizadas nos tratamento secundário e terciário de águas

residuárias de origem domiciliar, industrial e rural; no tratamento de águas subterrâneas e de

águas para reuso; no manejo de lodo, de águas de drenagem pluvial e contaminada com

substâncias tóxicas; e na produção de biomassa (BAVOR et al., 1995; KADLEC, 1995).

Wetlands construídas são classificadas como de fluxo superficial, de fluxo subsuperficial e de

fluxo vertical, de acordo com as seguintes características (USEPA, 1988; VYMAJAL, 1998):

- Wetlands construídas de fluxo superficial: Em banhados de fluxo superficial, o efluente

corre através de uma base rasa em contato com o sedimento subjacente, que fornece

condições de desenvolvimento para as plantas, sendo que a água flui superficialmente a uma

pequena profundidade (0,1 a 0,3m). Seus melhores resultados são como tratamento terciário.

Fonte: SILVESTRE & JESUS (2002)

- Wetlands construídas de fluxo subsuperficial: São essencialmente filtros horizontais

preenchidos com brita ou areia como meio suporte onde as raízes das plantas se desenvolvem.

O efluente é mantido abaixo da superfície do substrato, geralmente granular. Este sistema

mostrou-se eficiente no tratamento secundário de águas residuárias (ROSTON, 1994; SOUZA

& BERNARDES, 1996; MANSOR, 1998; VALENTIM, 1999), porém com baixa taxa de

nitrificação.

Fonte: SILVESTRE & JESUS (2002)

- Wetlands construídas de fluxo vertical: Filtros de escoamento vertical intermitente

preenchido com brita ou areia. São os mais empregados na promoção da etapa de oxidação

biológica do nitrogênio - a nitrificação, devido, principalmente, a incorporação de oxigênio

via convecção e difusão atmosférica e transporte pelas macrófitas no solo reconstituído e

rizosfera (PLATZER, 1999; BRIX, 1997).

Fonte: SILVESTRE & JESUS (2002)

1.4.2 Tipo de vegetação utilizada em wetlands construídas

Existem vários termos para definir estas plantas utilizadas devido à ambiguidade nas

definições e à complexidade de sua classificação, sendo os termos usuais: hidrófitas,

macrófitas aquáticas, hidrófitas vasculares, plantas aquáticas e plantas aquáticas vasculares

(GUNTENSPERGEN et al., 1988). Várias são as espécies testadas para o uso em processos

de tratamento de água. As espécies mais utilizadas para pesquisa tem sido a Phragmites

australis (Caniço-comum), a Typha latifólia (Taboa, Junco), Heliconia psittacorum

(Helicônia-papagaio), Gladiolus hortulanus (Gladíolo, Palma, Palma-de-santa-rita) e a Scirpus

lacustris (Bunho) , Brachiaria mutica (capim Angola) e mais recentemente o capim-tangola

que é um híbrido natural entre Brachiaria mutica (capim Angola) e Brachiaria arrecta

(Tanner Grass). É uma gramínea agressiva, adaptada a solos de baixa fertilidade,

desenvolvendo-se, bem tanto em locais secos, como em locais úmidos. Tolera solos

encharcados ou sujeitos a alagamentos periódicos. Sua propagação é feita por meio vegetativo

(

DIAS FILHO, M.B. , 2005). Embora não provoque sintomas de intoxicação com a

intensidade observada no capim Tanner Grass, existem relatos de intoxicações leves em

bovinos pastejando capim-Tangola (ARONOVICH & ROCHA, 1985; SOARES FILHO,

1996). Outro problema potencial dessa espécie é a sua suscetibilidade ao ataque do percevejo-

das-gramíneas (Blissus antillus) (VALÉRIO, 2000). Este híbrido foi coletado em 1972, em

uma fazenda no Vale do Itabapoana, município de Campos - RJ, onde levantou-se a hipótese

de tratar-se de um híbrido entre o capim Angola e Tanner Grass, já que foi encontrado entre

pastos formados pelos dois capins, apresentando características morfológicas de ambos. Uma

amostra deste capim foi coletada e introduzida, na ocasião, no Campo de Introdução da Seção

de Agrostologia da Estação Experimental de Itaguaí e, posteriormente, comprovada como

sendo um híbrido interespecífico entre o capim Angola e o Tanner Grass (SOUTO, 1977).

Alguns resultados referentes ao estabelecimento de pastagem com Tangola em solos de baixa

fertilidade, no município de Itaguaí, divulgados nos Anais da XIV Reunião da Sociedade

Brasileira de Zootecnia, realizada em 1977, Recife - PE mostraram que, dentre 25 cultivares

de Brachiaria estudadas no período chuvoso, a maior taxa de crescimento inicial (52,5 kg de

matéria seca.ha.

-1

dia

-1

) foi a do capim Tangola, aliada a uma rápida cobertura do solo, através

da sua maior capacidade estolonífera (SOUTO, 1977). IDE et al. (2000), em um trabalho

sobre reuso de efluentes de lagoas de estabilização na produção de biomassa verde, avaliaram

um sistema de wetlands construídas utilizando a gramínea Tangola, onde menciona a

possibilidade da colheita da biomassa verde com produções médias de 26,0 t.ha

-1

a cada três

meses, o que corresponde a aproximadamente 289,0 kg.ha

-1

.dia

-1

. Comparando estes, aos

dados obtidos por SOUTO (1977), conferida ao capim Tangola taxa de maior crescimento

inicial de 52,5 kg de matéria seca.ha

-1

dia em períodos chuvosos, IDE et al. (2000)

concluíram que a produção obtida nesse sistema de banhados é de duas vezes a produção

citada, comprovando, assim, a função da fertirrigação promovida pelo efluente tratado de

matadouro.

1.5. Remoção de poluentes em sistema de wetlands

Segundo BERTHOLDO (1999), a ecotecnologia tem sido indicada como uma alternativa de

baixo custo e fácil manutenção para controle de diversos tipos de efluentes líquidos. Essa

autora estudou a eficiência de tratamento por wetlands construídas de fluxo horizontal

subsuperficial para dois sistemas distintos: como pós-tratamento de efluente de um Reator

Anaeróbio de manta de Lodo (UASB) em escala real em uma ETE. Em ambos os casos,

foram usadas espécies de macrófitas emergentes (Typha subulata e Zizaniopsis bonariensis),

em diversas combinações e densidades. Os resultados obtidos para os sistemas vegetados

foram: eficiência média para a remoção da DQO de 49,9% e 52,2%, nitrogênio amoniacal

46,9% e 38%, fosfato 76,2% e 62,8%, sólidos suspensos 59,8% e 63,7% . Dentre os metais

analisados, a remoção de zinco para as duas cargas foi de 43,6% e 28,8% , Segundo

VALENTIM. (2003), apesar do baixo valor de afluente de pH (5,6), as wetlands construídas o

atenuaram apresentando valores efluentes em torno de 6,5, indicando que a substância que

estava no afluente foi principalmente neutralizada pelos leitos ou degradadas (ácidos

orgânicos). ZHU & SIKORA (1995), associaram a remoção de N amoniacal à biomassa

radicular: quanto maior a raiz, maior a absorção de N pelo vegetal. Em nota técnica SOUZA

et al., (2004), pesquisando com sistema wetland utilizando juncus ssp, constaram que a

eficiência da remoção de nutrientes foi satisfatória (60 e 80% de nitrogênio e fósforo,

respectivamente), provavelmente devido aos fenômenos de adsorção, complexação e

precipitação das formas de fósforo e da acumulação de lodo nas frações dos vazios da areia,

no experimento, a remoção de fósforo em sistema wetland contendo areia lavada como

substrato diminuiu, à medida que aumentou o tempo de operação do sistema. Na pesquisa a

eficiência da remoção de matéria carbonácea, expressa como DQO, variou de 70 a 86%, não

se observando diferenças significativas entre os sistemas wetland vegetados e o não vegetado.

1.6. Relação solo – planta

Segundo o Manual de Solos e Fertilização, o conceito de solo como meio para o crescimento

vegetal

é uma noção antiga desde os primórdios da agricultura. De fato, as características

físicas e químicas dos solos condicionam o crescimento vegetal, ao fazer variar a capacidade

de retenção de água, a solubilidade dos elementos minerais, as transformações minerais e

bioquímicas, a lixiviação dos nutrientes e o pH. Pesquisas visando à adaptação de plantas em

solos com diferentes disponibilidades hídricas são, também, importantes. Nesse aspecto, têm-

se os resultados obtidos por LIMA FILHO et al., (1992), com o plantio de Leucaena sob

deficiência hídrica, e os de SEIFFERT & THIAGO (1983), que relatam a tolerância da

leucena à seca e à má drenagem. O solo e o clima são os fatores mais determinantes na

distribuição e produção de plantas, porém, as espécies forrageiras adaptam-se a diversas

situações. Algumas espécies forrageiras são capazes de crescer em solos em condições

adversas, no entanto, respondem favoravelmente a boas práticas de manejo, e as adubações,

de maneira geral, oferecem oportunidades de melhores produtividades (FAGERIA et al.,

1991). O capim Tangola pode ser uma opção de fácil adaptação para as condições

proporcionada no solo pela aplicação da manipueira, que pode ser utilizada como fertilizante,

aproveitando e reciclando os nutrientes do solo, por exemplo, a predominância do íon potássio

(K) entre os constituintes minerais da manipueira tem implicação direta no desequilíbrio dos

cátions básicos no solo, devido ao aumento de saturação desse elemento e da predisposição à

lixiviação de cálcio e magnésio (BARANA, 2000).

1.6.1 Nutrientes

Para um crescimento e desenvolvimento adequados das culturas, com a obtenção de

rendimentos elevados e de produtos de qualidade, é necessário que os nutrientes essenciais às

plantas (macro e micronutrientes) se encontrem no solo em determinadas quantidades e

proporções (DIAS, 2000; INIA, 2000). Do ponto de vista quantitativo segundo o Manual de

Adubação (1971) os nutrientes são classificados como macronutrientes (N, P, S, Ca, Mg e K)

e micronutrientes (Fe, Cu, Mn, Zn, Mo e B e Cl). A concentração de nutrientes, em plantas

expressa com base na matéria seca é afetada por vários fatores, incluindo espécies e cultivar,

idade e órgão da planta, interação com outros nutrientes e fatores ambientais, como

precipitação, temperatura e luminosidade (FAGERIA et al., 1991). Conforme MALAVOLTA

et al., (1989), quanto maior a disponibilidade de nutrientes no solo, maior será a absorção pela

planta. O nitrogênio tem função estrutural na planta, sendo fundamental para o crescimento

vegetativo e produção (KLIEMANN et al., 1986; BAUMGARTNER, 1987). O potássio está

presente na planta na forma iônica, atuando como ativador enzimático e participando de

vários processos (MALAVOLTA et al., 1989). Segundo GALETI (1989) o fósforo é

encontrado em todos os órgãos das plantas; possui fundamental importância no processo de

reprodução, multiplicação e crescimento. A deficiência de um micronutriente nas plantas pode

desorganizar os processos metabólicos e causar a deficiência de um macronutriente

(EMBRAPA, 1996). Relações inadequadas entre os nutrientes, ou uma condição de

desequilíbrio entre os minerais no solo, podem acarretar prejuízos na nutrição das plantas

forrageiras limitando, assim, a sua produção vegetal.

1.7. Evapotranspiração de cultura

As estimativas das lâminas de água a serem aplicadas e a frequência de irrigação das culturas

são de grande importância para evitar a redução nos rendimentos, provocados pelo excesso ou

déficit de umidade no solo e salinização, devido à drenagem deficiente e à compactação por

excesso de umidade durante as operações de preparo do solo (SILVA et al., 1981).

Praticamente, toda a água de que as plantas necessitam é extraída pelo sistema radicular e

perdida para a atmosfera, por meio do processo de evapotranspiração.

Na ausência de equipamentos de medidas evapotranspiradas da cultura lança-se mão de

estimativas baseadas na evapotranspiração de referência (Eto) e no coeficiente de cultura

(Kc). A Eto definida por diversos autores representa uma extensão da definição original

enunciada por PENMAN (1956), para o termo evapotranspiração potencial, que pode ser

definida assim: é a quantidade de água evapotranspirada, na unidade de tempo, por uma

vegetação rasteira, de altura uniforme, em crescimento ativo, cobrindo completamente o solo

e sem limitação de água.

Várias pesquisas têm mostrado a importância da troca de água, em várias fases, no sistema

solo-planta-atmosfera, destacando-se entre elas, aquelas que envolvem a radiação solar,

tensão de vapor e vento. Informações a respeito da evapotranspiração de referência e da

evapotranspiração máxima daquela cultura permitem determinar o coeficiente de cultivo (Kc),

que de acordo com DOORENBOS & PRUITT (1975), variam com o estágio de

desenvolvimento da cultura, velocidade do vento e umidade relativa do ar. Fazendo uma

comparação das vazões obtidas na entrada e na saída do wetland plantado com gramínea, se

faz notável a redução entre seus valores. Tal redução é devido essencialmente à evaporação da

água interceptada pelas folhas dos vegetais e diretamente a partir da superfície mineral do

solo, função da ação da incidência solar, a qual fornece energia para manter o processo de

evaporação líquida (SOARES, 2000). A transpiração realizada pela vegetação, ou seja, a

evaporação d’água das células vivas dos tecidos vegetais, através dos estômatos (poros de

respiração das plantas) também contribui para a perda de líquido nos sistemas de wetlands

construídas (SOARES, 2000).

O presente trabalho consiste em avaliar o desempenho, o comportamento e a possibilidade de

aplicação de wetlands construídas, de fluxo subsuperficial, cultivado com a gramínea

Tangola, utilizando manipueira diluída sem prévio tratamento e pré-tratada, identificando a

eficiência do substrato, avaliando os efeitos fertilizantes dos efluentes, através da

produtividade da gramínea produzida nas wetlands construídas a condição da biomassa verde

e analisando a qualidade química e nutricional em relação aos macro e micronutrientes.

CAPÍTULO II - ARTIGO

Desempenho de wetlands construídas no Tratamento de Manipueira

INTRODUÇÃO

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (EPA),

cerca de 10% do total de efluentes tem origem industrial. Neste campo, a agroindústria é

responsável por boa parte dos dejetos. A quantidade e a concentração dos despejos variam

amplamente, dependendo dos processos de fabricação empregados e dos métodos de controle

dos efluentes (BRAILE & CAVALCANTI, 1993).

As agroindústrias que se destacam na economia do Mato Grosso do Sul (MS), são indústrias

baseadas em produtos agropecuários, como por exemplo, os laticínios, matadouros,

frigoríficos, abatedouro de aves, farinheiras e fecularias de mandioca, entre outras

(SEPLANCT, 2007).

No início dos anos de 1980, existia apenas uma fecularia, gerando aproximadamente 70

postos de trabalho; e 18 farinheiras, gerando 101 empregos. Nos anos 1990, o quadro se altera

para 13 fecularias, com capacidade nominal de 127.000 toneladas de fécula, com maior

capacidade tecnológica instalada. Por outro lado, no decorrer dos anos houve uma expressiva

redução do número de farinheiras (MICHELS I. et al.2004). Foi criado em 2002 a Câmara

Setorial da Mandioca de Mato Grosso do Sul, visando propiciar uma integração das políticas

dos diversos setores envolvidos, tanto os públicos como os privados.

No MS, geralmente, ocorre a acumulação da água de lavagem da mandioca e da manipueira

(separadamente), em séries de lagoas de decantação. Estes efluentes são posteriormente

utilizados para a irrigação da própria cultura da mandioca ou, simplesmente, tem seu volume

reduzido pela evaporação e eventual infiltração, o que pode vir a causar, assim como nas

demais regiões, a contaminação do lençol freático, além do mau odor que exala das lagoas

(CEREDA, 2000). A manipueira é um resíduo resultante do processamento da mandioca, e é

rica em potássio, fósforo e matéria orgânica. FEIDEN (2001), em seu estudo sobre tratamento

de águas residuárias de indústria de fécula de mandioca através de biodigestor anaeróbio com

separação de fases em escala piloto, utilizou o efluente bruto de uma fecularia que apresentou

uma Demanda Química de Oxigênio (DQO) de 11.484 mg.L

-1

, mais diluída que de uma

farinheira. A carga orgânica da manipueira de indústria de farinha de mandioca, expressa na

Este artigo foi redigido de acordo com o formato da Revista Engenharia Sanitária e Ambiental da ABES.

forma de DQO, é considerada em média na faixa de 60.000 mg.L

-1

(FERNANDES Jr, 1989;

CEREDA, 1994). Comparando-se tal valor com a carga orgânica de um esgoto sanitário

típico com DQO de aproximadamente 400 mg.L

-1

, pode-se observar o potencial poluidor da

manipueira, fato este agravado com o grande volume gerado. Para FIORETTO (2001), uma

indústria que processa 1 t.Dia

-1

de mandioca causa uma poluição equivalente a uma população

de 230 a 300 hab.Dia

-1

Resultados de pesquisas mostram que cerca de 60 % da carga orgânica da manipueira é

composta de partículas de material oxidável, capazes de passar por poros de 0,05 a 0,005 mm,

o que dificulta seu tratamento por processos físicos. Um estudo realizado por MOTTA &

CEREDA (1985), determinou a possibilidade do uso de manipueira, adicionada de casca de

mandioca em diferentes proporções, na alimentação de reatores. Segundo o autor, observou-se

velocidade acentuada de acidificação do substrato, o que ocasionou acúmulo de ácidos

orgânicos voláteis no reator e, com isso, a instabilidade no processo. Também, CEREDA et

al. (1986), avaliaram os grupos fisiológicos de microrganismos acidogênicos e metanogênicos

e sugeriram a avaliação da digestão anaeróbia com separação de fases para o tratamento da

manipueira. Após ampla revisão de literatura constatou-se a não existência de estudos

contemplando o tratamento de manipueira por wetlands construídas, pesquisas comprovaram

a sua eficiência em remoções de poluentes de esgotos domésticos e até mesmo de outra

tipologia industrial. A utilização do sistema de wetlands construídas no tratamento de

efluentes de laticínios se mostrou eficiente quanto à remoção de poluentes, tendo redução

superior ao método de ultrafiltração e filtro biológico (PRADO M.C.do et al., 2008).

ZACARKIM, C. E. (2006), pesquisaram um sistema de wetlands construídas com macrófitas

aquáticas Eicchornia crassipes no pós-tratamento de efluente de um curtume de acabamento.

O sistema apresentou resultados promissores em termos de remoção a baixo custo

operacional, com reduções de 73,41% a 79,91% de DQO, 48,94% a 83,51% de Fósforo total,

59,24% a 67,93% de Nitrogênio total, 73,6% a 87,7% Cromo, 26,5% a 52% de Enxofre, 60 a

78% para o Ferro e 58,5% a 80,4% para o Alumínio.

Nas wetlands construídas, por estarem preenchidos por água, predominam as condições

anaeróbias, sendo três os principais mecanismos responsáveis pela transferência do oxigênio

atmosférico para o meio: i) transferência pela raiz; ii) difusão do oxigênio no meio durante a

percolação do efluente e, iii) convecção do oxigênio atmosférico por diferença de pressão. O

escape de oxigênio pelas raízes favorece crescimento de bactérias nitrificantes e a inativação

de compostos que seriam tóxicos para as raízes (USEPA, 1988; ARMSTRONG et al., 1990;

BRIX, 1994).

A gramínea Tangola é um híbrido natural de capim-angola com Tanner grass. É

moderadamente exigente em fertilidade e adapta-se bem em solos de várzea, suportando

inundações. Também, é conhecido como capim tango, sendo bem aceito pelos equinos e

bovinos (EMBRAPA GADO DE CORTE, 1997). IDE et al. (2000), em um trabalho sobre

reuso de efluentes de matadouro em lagoas de estabilização na produção de biomassa verde,

avaliaram um sistema de wetlands construídas utilizando a gramínea Tangola, onde se obteve

valores de redução de 49,1% para DQO e 40,3% para DBO

com valores iniciais médios

de DQO de 418,1mg.L

-1

e DBO

5,20

de 68,3 mg.L

-1

aplicando um Tempo de Detenção

Hidráulica (TDH) de 2,4 dias Tais remoções são consideradas significativas, tendo em vista

que processos de pós-tratamento, sempre processam matéria orgânica de mais difícil

degradação. No que diz respeito à remoção de nutrientes houve a remoção de 37,8% para P

total. Portanto as alternativas de valorização de resíduos através do aproveitamento em

diversas atividades têm sido muito incentivadas, já que podem contribuir positivamente para a

minimização da poluição ambiental, bem como permitir a valorização econômica desses

resíduos. Neste contexto torna-se necessário o aprimoramento de sistemas simplificados e de

baixo custo, tais como: tanques sépticos, lagoas de estabilização, reatores anaeróbios, reuso e

disposição no solo, wetlands construídas e outros.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho e o comportamento de wetlands

construídas de fluxo subsuperficial cultivados com a gramínea Tangola sob a aplicação de

manipueira em diferentes condições, visando à produção de biomassa verde com descarga

zero de efluente, avaliando a qualidade química e nutricional em relação aos macro e

micronutrientes.

MATERIAL E MÉTODOS

Os experimentos foram realizados com manipueira proveniente de farinheira, diluída para

simular o efluente de fecularia, de acordo com FEIDEN (2001). A manipueira era coletada na

caixa de retenção, localizada abaixo das prensas da massa ralada, na farinheira. O lote era

transportado até o laboratório de efluentes do DHT/CCET/UFMS em Campo Grande

imediatamente após a coleta, e permanecia em decantação por 2 h para a remoção do amido

residual. O sobrenadante era armazenado em garrafas do tipo PET e congelado à temperatura

de -18 °C. A diluição era realizada imediatamente após o descongelamento antes de sua

utilização, na proporção de suas características em relação à DQO da fecularia (DQO de

aproximadamente 16.000mg.L

-1

O experimento foi realizado em escala de bancada na Universidade Federal de Mato Grosso

do Sul no município Campo Grande – MS, em 4 (quatro) unidades de wetlands construídas

em vidro (Figuras 1 e 2).

Figura 1 – Perspectiva das wetlands construídas - vegetadas

Para o dimensionamento estabeleceu-se tempo de detenção hidráulica (TDH) em torno de

4,5d e operação com fluxo subsuperficial (nível do líquido 10 cm abaixo da superfície). As

dimensões das células eram as seguintes: 1,00m de comprimento, 0,30m de largura e 0,60m

de altura. As unidades (W1, W2, W3 e Branco) foram preenchidas com areia fina (0,1% de

matéria orgânica e pH 5,9) e faixas de brita zero, na entrada e na saída, para distribuir o fluxo

ao longo de toda seção transversal da unidade.

Figura 2 – Corte longitudinal das wetlands construídas - vegetadas

A areia serviu como meio suporte (substrato) para a gramínea Tangola (híbrido de Brachiaria

arrecta (Tanner) x Brachiaria mutica (Angola). Na saída de cada unidade, utilizou-se um

tubo de PVC de φ 32 mm perfurado, ao longo da secção transversal, enrolado com Bidim

(manta geossintética), de modo a não permitir o arraste de substrato para fora do sistema. As

unidades W1, W2 e W3 foram cultivados com três fileiras de gramíneas, com espaçamento de

12 cm entre as plantas, com profundidades entre 2,5 cm e 4 cm. Foram plantados um total de

27 estolões da gramínea por unidade. Estes propágulos foram coletados aleatoriamente em

uma das células da ETE Lago do Amor da UFMS (Oliveira, 2008). O Branco foi utilizado

como testemunha.

As wetlands construídas foram instaladas em posição onde as gramíneas ficaram mais

expostas ao sol no período da manhã, e as laterais foram cobertas com papel alumínio,

passando a refletir a luz solar evitando assim a incidência direta dos raios solares nas raízes

das gramíneas e a proliferação de algas.

Através de teste realizado onde cada unidade foi preenchida com água até altura de 0,40 m, ou

0,10 m da superfície, encontrou-se um volume de vazios (volume útil) de aproximadamente

6,0 L, sendo assim, considerando a vazão afluente de cada unidade igual a 1,8 L.d

-1

, as

wetlands construídas passaram a operar com as seguintes características: Tempo de Detenção

Hidráulica (TDH), de 3,33 dias e Carga Hidráulica (CH) de1,5 cm.d

-1

TDH = V

útil

/ Q

(eq. 1)

Onde:

útil

= volume útil;

= vazão do afluente;

TDH = 6,0 L / 1,8 L.d

-1

= 3,33 dias.

A carga hidráulica (CH) foi obtida através da vazão afluente pela área de aplicação (equação

2).

CH = Q

/ A

(eq. 2)

Onde:

CH = carga hidráulica;

= vazão afluente, em cm

.dia

-1

;

= área da superfície do leito (área transversal), em cm

Portanto

CH = 1800 cm

-1

/ (30 cm x 40 cm) = 1,5 cm.d

-1

Nos primeiros 54 dias de operação, as wetlands construídas foram alimentadas somente com

água para adaptação das mudas. Durante 191 (cento e noventa e um) dias foram alimentadas

sistematicamente, por 181(cento e oitenta e um) dias e com concentrações variadas com

efluente (manipueira) diluído proveniente de um sistema de tratamento anaeróbio em duas

fases (calha horizontal seguida de um reator UASB), descrito em OLIVEIRA et al. (2006) e

BEZERRA (2007). Esta fase representou o período de adaptação das gramíneas ao tipo de

efluente objetivo da pesquisa. Após essa etapa de adaptação o desempenho das wetlands

construídas foi monitorado ao longo de 384 dias, em diferentes condições operacionais, e

dividido em 03 (três) períodos, denominados de Período I, II e III. A aplicação de 1,8 L por

unidade era feita diariamente e manualmente em todos os períodos. Os períodos foram

divididos como segue: Período I – manipueira diluída sem prévio tratamento com DQO de 16

g.L

-1

(duração de 91 dias); Período II - efluente do reator UASB (duração de 153 dias) e

Período III - dividido em duas fases: 1) utilizando manipueira diluída sem prévio tratamento

com adição de 5 g.L

-1

de NaHCO

para ajuste de pH com DQO de 6g.L

-1

(janeiro/2008) e com

DQO de 16 g.L

-1

(duração:98 dias) e 2) no final do período, por 42 dias, não foi lançado

nenhum tipo de efluente, tendo como alimentação apenas águas pluviais, para fazer uma

comparação com o período de alimentação com efluentes citados anteriormente.

No Período I houve problema de colmatação durante a pesquisa, devido a alta concentração

de sólidos encontrada na manipueira e a existência de sólidos oriundos da fase anterior, sendo

necessária a realização da lavagem das britas presentes na seção de entrada, após 34 dias do

início do experimento.

Amostras simples foram coletadas da entrada e saída das wetlands construídas para controle e

avaliação da eficiência nos períodos I e III. Os parâmetros analisados foram: Temperatura,

condutividade, salinidade, pH, turbidez, alcalinidade e DQO. As análises foram realizadas no

Laboratório de Qualidade Ambiental (LAQUA) da UFMS, de acordo com as técnicas

preconizadas no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21

(APHA, 2005). Diariamente, era monitorado o pH do efluente a ser aplicado nas wetlands

construídas.

Ao final de cada período, foram coletadas amostras do substrato (20 cm de profundidade)

com auxílio de “trado tipo cavadeira”. Foram retiradas três amostras simples (uma em cada

extremidade e uma do meio), em cada wetland construída. Nas três wetlands construídas

vegetadas com Tangola, as amostras simples foram transformadas em amostras compostas,

onde foram misturadas todas as amostras simples da extremidade da entrada, saída e meio,

para obter amostras compostas (foram denominadas de W

1, W

2, W

3) e três amostras

simples do Branco (BR1, BR2 e BR3). Os parâmetros analisados foram: pH, matéria

orgânica, potássio, cálcio, magnésio, alumínio, ferro, manganês, zinco, cobre. As análises

seguiram a metodologia do Manual de Análises do Solo da EMBRAPA/CENTRO

NACIONAL DE PESQUISA DE SOLOS (1997). As análises de solo foram realizadas no

Laboratório de Análise de Fertilidade de Solos do Departamento de Inspeção e Defesa

Agropecuária de Mato Grosso do Sul (IAGRO).

As gramíneas foram coletadas para diagnóstico foliar e para verificação do estado nutricional

das plantas, ao final de cada período. A poda foi realizada a uma altura de 30 cm do substrato.

As análises de macronutrientes (nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre) e

micronutrientes (ferro, manganês, zinco, cobre) foram realizadas no Laboratório de Análise

SOLOS – Consultoria e Informática Ltda. Para se fazer uma relação de resultados das

wetlands construídas e servir como background, foram realizadas análises de solo e foliares

de gramíneas de mesma espécie, cultivadas sem uso de fertilizantes, coletados na Chácara

Águia, localizada no município de Campo Grande/MS.

As amostragens foliares ocorreram juntamente com a poda total das gramíneas de cada

unidade e foram secas em estufa à 60º C. Após a secagem as amostras foram pesadas em

balança eletrônica, obtendo-se o peso da matéria seca. A pesagem e secagem foram realizadas

no Laboratório de Solos do Departamento de Hidráulica e Transportes do Centro de Ciências

Exatas e Tecnologia da UFMS.

No acompanhamento do crescimento das gramíneas, a medição foi realizada com régua

simples. Foram etiquetadas cinco gramíneas de cada parte das wetlands construídas

(extremidades e meio) e, em seguida, feita a média de crescimento. A evapotranspiração de

referência (Et

) foi estimada em períodos mensais, conforme a disponibilidade de dados, pelo

método Hargreaves (HAGR). O cálculo das estimativas da evapotranspiração de referência foi

efetuado com o programa computacional (software), ”Reference Evapotranspiration

Calculator” REF-ET, desenvolvido por ALLEN (1991).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Desempenho das wetlands construídas

Durante o período de monitoramento desta pesquisa, foram realizadas apenas 4 (quatro),

coletas de amostras sendo três no período I e uma no período III, conforme Tabela 1.

Tabela 1 - Condições da manipueira aplicada, crescimento, precipitação, parâmetros

físico-químicos na entrada e saída das wetlands construídas e percentagem de

remoção (média dos períodos).

Período I

(duração = 91dias)

Período II

(duração =153 dias)

Período III

(duração = 140

dias)

Condições da

manipueira aplicada

Diluída, sem tratamento

DQO

média

= 16g.L

-1

médio

= 4,29

Tratada em reator

anaeróbio

DQO

média

= 2,7 g.L

-1

médio

= 7,11

Diluída, sem

tratamento,

adição de 5

gNaHCO

-1

DQO

média

6g.L

-1

(2)

, 16g.L

médio

= 6,00

Crescimento média

período (cm.d

-1

)

0,18 0,44 0,60

Precipitação média

período (mm.d

-1

)

10,35 10,85 7,00

Análises físico-químicas

Período I Período III

Parâmetros Entrada Saída % rem Entrada Saída %

rem

DQO (g.L

-1

)

16±1,3 (3) 9,29±1,70

42,0 5,8 (1)

1,9±1,04(1)

68,0

4,18±0,08 4,8±0,07

- 6,8(1)

7,1±0,12(1)

Alcalinidade

(g CaCO

-1

)

NA NA NA 1,04(1)

0,8±0,2(1)

23,0

Sólidos Suspensos

Totais

(mg SST L

-1

)

1311±762(3) 99,2±56,2(3)

92,4 NA NA

Condutividade

Elétrica

(µS.cm

-1

)

1031,4±902(3) 1,35±0,07(3)

- 2,27(1)

2,30±0,54(1)

Turbidez

(UNT)

1111,4±777(3) 58±6,6(3)

95,0 114(1)

31,1±6,5(1)

73,0

Salinidade (%)

0,9±0,28(3) 1,35±0,07(3)

- 1,2(1)

1,17±0,30(1)

2,5

Fósforo Total

mg PO

-2

-1

105,2±77,11(3) 2,7±0,94(3)

97,4 NA NA

Nitrogênio Total

(mg N L

-1

)

243,5±35,5(3) 53,1±5,4(3)

78,0 NA NA NA

Não houve saída de efluentes no período

Valor de DQO aplicado durante 31dias do período III. Após, iniciou-se a aplicação de 16 g.L

-1

durante 67 dias.

Nos últimos 42 dias deste período não houve aplicação de manipueira.

( ) O Valor entre parênteses indica o número de amostras analisadas

NA – Não Analisado

Na Figura 3, observa-se que em todos os períodos os valores de evapotranspiração calculados

foram inferiores aos volumes de afluente aplicados diariamente nas wetlands construídas. Isto

indica que não houve falta de umidade para o desenvolvimento das gramíneas. Não foram

verificados vazamentos nas unidades.

Pela Figura 3 percebe-se que houve excesso do volume aplicado, por causa das precipitações,

nesse período houve saída de efluentes nas wetlands construídas, porém as amostras foram

descartadas não podendo ser realizadas análises físico-químicas por motivo da diluição do

efluente inicial pela água da chuva.

- 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400

Tempo acumulado (dias)

volume

crescimento

Volume evapotranspirado

Volume aplicado

Média de crescimento

Figura 3- Relação do volume evapotranspirado, volume aplicado e média de

crescimento.

O valor médio pH (4,18) observado no afluente aplicado no período I não se mostrou

favorável para o desenvolvimento das gramíneas na entrada das wetlands construídas, que

eram sujeitas ao contato direto com o efluente, durante a aplicação. Nesse período, houve

queima das partes mais baixas das plantas principalmente na entrada das wetlands

construídas.O mesmo ocorreu no período III, porém com menos intensidade, pois a média do

pH foi de 5,95, o que não afetou no desenvolvimento das gramíneas. No período II o valor do

pH se mostrou adequado, não provocando danos as gramíneas. Neste período pode-se

observar uma superação aos demais, quanto ao aspecto vegetativo. Visualmente nesse período

as gramíneas se desenvolveram com maior vigorosidade, apesar de que as médias de valores

na taxa de crescimento não foram significativas comparando-se com o período III.

OLIVEIRA (2008), em seu estudo, utilizando wetland construída vegetada com Tangola, para

o tratamento de efluente doméstico e hospitalar, encontrou bons resultados de crescimento da

vegetação com pH em torno da neutralidade.

A condutividade elétrica indica as concentrações de sais presentes no meio (PIVELI &

KATO, 2005). No período I, observou-se que houve aumento nos valores da salinidade

comparando-se o afluente e efluente, possivelmente, em função da atividade biológica que

degradou a matéria orgânica presente no sistema. Visualmente, constatou-se nas wetlands

construídas na superfície do substrato o acúmulo de sais, o que pode ter interferido no

desenvolvimento da Tangola, nesse período.

O valor médio de remoção de DQO foi de 42%, como média para as unidades. Deve-se levar

em consideração que a carga orgânica aplicada ao sistema, devido à inexistência de um pré-

tratamento, no período I, caracterizou-se por valores bastantes superiores aos encontrados na

literatura. Por exemplo, BERTHOLDO (1999) verificou a eficiência e viabilidade de wetlands

construídas para a remoção de poluentes de dois tipos de águas residuárias: os efluentes de

Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo (UASB) utilizados no tratamento de

esgoto doméstico; e os efluentes oriundos de águas pluviais da drenagem urbana mista. É

importante ressaltar que, em termos de DBO

o pesquisador verificou a eficiência de

remoção de cerca de 87,4% a 90,3%, mantendo os valores abaixo de 5mg.L

-1

, ainda que a

entrada do sistema apresentasse variações de DBO

ao longo de todo o experimento.

A turbidez está relacionada com a quantidade de sólidos em suspensão presentes no afluente e

no efluente (PIVELI & KATO, 2005). Segundo TONIATO et al. (2005), sistemas de

tratamento por wetlands construídas são eficazes na remoção de sólidos em suspensão e,

consequentemente, da turbidez, pois o efluente passa por um processo de tamisação através

do substrato. Portanto, as wetlands construídas com Tangola também operam como um filtro,

através do seu substrato. No período I, no Branco obteve-se uma média de remoção de DQO

de 41,33% e de sólidos suspensos de 80%.

Produção de biomassa verde

A capacidade individual das plantas em aumentar o seu crescimento e, assim, competir por

luz, água, e nutrientes minerais determinam em grande parte, o seu sucesso em diferentes

ambientes (MELO et al., 2005). Conforme a Tabela 1, pode-se notar que a menor média de

crescimento desta pesquisa ocorreu no período I, período de baixa pluviosidade. As maiores

médias de crescimento e de precipitação ocorreram no período II e III. Para o período III, a

média de pH foi de 6,0, ou seja, sofreu um tamponamento podendo ter auxiliado na

disponibilidade de alguns nutrientes importantes para o desenvolvimento vegetal através do

favorecimento das reações de conversão dos mesmos para a forma assimilável pelas plantas.

Verifica-se que, no período III houve uma elevação de N foliar (16,06 g. kg

-1

) e o mesmo

ocorreu com o elemento K (24,7 g.kg

-1

), enquanto que no período I o valor de N foliar

observado foi de 10,40g.kg

-1

, de K foliar foi de 9,09 g.kg

-1

. O pH ácido pode ter influenciado

na pouca absorção de K pelas plantas nesse período. Também observou-se que as margens

das folhas das gramíneas enrolaram-se e houve murchamento. Foi constatado no mesmo

período, principalmente nas entradas das wetlands construídas nas partes baixas das

gramíneas e nas folhas mais velhas, amarelamento que estava evoluindo para necrose

,provavelmente pelo contato com o efluente ácido,causando a deficiência do K e,

consequentemente, pouco desenvolvimento na planta (ANDA, 1971).

A matéria orgânica no solo influencia no crescimento das plantas através do seu efeito nas

propriedades químicas, físicas e biológicas do solo (STEVENSON, 1994). O valor de 16 g.L

-1

de DQO, aliados aos valores elevados ( 1311,0 mg.L

-1

)de sólidos suspensos e 1111,4 UNT

de turbidez do efluente aplicado, pode ter contribuído para a não formação de microrregiões

aeróbias nas vizinhanças das raízes, impossibilitando a ocorrência de reações aeróbias

necessárias para a conversão de amônia aplicados a nitrato, para sua posterior absorção pelas

plantas e/ou conversão a nitrogênio gasoso pelo processo de desnitrificação, justificando o

baixo valor de produção de biomassa verde observado no período I. Deve-se ressaltar que

nesse período as gramíneas ainda estavam se adaptando a manipueira diluída para 16 g.L

-1

pois, anteriormente, ao início da pesquisa as wetlands construídas recebiam efluentes de um

sistema de tratamento anaeróbio em duas fases (calha horizontal seguida de um reator

UASB), com frequência indeterminada, devido à descontinuidade de saída desse efluente.

Torna-se importante considerar que, nos primeiros 31 dias do período III, foi aplicada

manipueira diluída para 6 g.L

-1

podendo-se observar um ligeiro crescimento das gramíneas,

com média de 0,4 cm.d

-1

. A partir disso, durante 67 dias foi aplicada manipueira diluída

(16g.L

-1

observando-se média de crescimento de 0,6 cm.d

-1

. Nos últimos 42 dias deste

período a aplicação do efluente foi paralisada e as wetlands construídas operaram sendo

alimentadas somente com água da chuva, atingindo média de crescimento de 0,8 cm.d

-1

Pode-se observar que durante as diferentes fases desse período, houve uma progressão no

crescimento das gramíneas.Constatou-se que a não aplicação de efluentes não interferiu no

desenvolvimento da Tangola.Este fato pode ser explicado pela verificação visual nas

wetlands construídas onde houve queima das partes mais baixas das plantas em todo o

período, com menos intensidade que no período I, principalmente na seção de entrada das

wetlands, onde o contato com o afluente era maior.Essa peculiaridade ocorrida pode estar

relacionada com o método de aplicação do afluente adotado ( por batelada). A média da

matéria orgânica no substrato nos períodos II e III foi de 0,3%, enquanto que do Período I foi

0,23%. Este valor é semelhante à média da matéria orgânica encontrada no Branco neste

período que, também, foi de 0,23%, demonstrando que o pH ácido do efluente aplicado pode

ter influenciado na quantidade de matéria orgânica no substrato. A concentração H+ e OH,

contida nas águas de irrigação, pode exercer influência na disponibilidade e absorção de

nutrientes por parte das plantas, na estrutura e propriedades do solo (DUARTE et al., 2008).

123

Períodos

(g/kg)

P foliar

K foliar

Ca foliar

Mg Foliar

S foliar

Figura 4 - Média de macronutrientes foliares nos períodos

No período II onde a aplicação de efluentes nas wetlands construídas foi realizada com

manipueira tratada em reator anaeróbio com DQO de 2,7 g.L

-1

, média de pH do efluente 7,11

e do substrato de 8,00, sendo que a média de precipitação de 10,85 mm.d

-1

, verificou-se que

a média de crescimento foi de 0,44 cm.d

-1

, sendo que visualmente as folhas das gramíneas

recuperaram sua coloração verde normal e apresentaram-se mais vigorosas que nos demais

períodos, com média de Nitrogênio foliar de 14,24 g.kg

-1

. Pela figura 4, observa-se pouco

fósforo nas folhas quando comparado com os outros períodos.Provavelmente as plantas não

absorveram o P do substrato (Figura 6), talvez devido a presença do ferro (Figura 7), em

maior concentração, que pode ter afetado o transporte desse nutriente. Para uma comparação

em termos nutricionais, utilizou-se valores disponíveis na literatura para estimar a proporção

de NPK em manipueira gerada em uma farinheira (DAMASCENO, et al., 1999; CEREDA,

2000; FERNANDES Jr., 1995; BARANA, 1996; BARANA, 2000b e RIBAS & BARANA,

2003). Nos fertilizantes comerciais, a proporção de NPK recomendado para gramíneas é de

20:10:15. O valor encontrado para a manipueira baseado na concentração média de farinheiras

foi de 2,52:0,25:2,38. Estes valores indicam que a proporção de fósforo não é a indicada,

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

123

Períodos

(g/kg)

Fe foliar

Mn foliar

Cu foliar

Zn foliar

ficando abaixo do recomendado enquanto que para nitrogênio e potássio o valor é bem

próximo do adequado.

Figura 5 - Média de micronutrientes foliares nos períodos

Os diferentes tipos de aplicação de manipueira nas wetlands construídas utilizada nessa

pesquisa teve efeito direto no pH do substrato, cujo valor inicial na areia foi de 5,9 e a média

no substrato ficou na faixa de 8,0. Os macronutrientes( N, P, K, Ca, Mg e S), encontram-se

mais disponíveis em solos de pH mais elevado (OLIVEIRA et al 2005). Na figura 7, nota-se

carência de Zn no substrato, que aparece com maior valor nas folhas, (Figura 5), fato que

pode ter sido influenciado pela presença de maior valor de P no substrato nos períodos, pois

há um efeito interiônico entre esses elementos, com inibição não competitiva

(MALAVOLTA, 1997).

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

123

Períodos

(g/Kg)

P solo

Ca solo

Mn solo

S solo

K solo

Figura 6 - Média de macronutrientes no solo (substrato) nos períodos

Observou-se através da diagnose foliar que, nos três períodos, foi encontrado maior proporção

de Ca nas folhas do que nos substratos das wetlands construídas, pode-se perceber que a

toxicidade do Mn não interferiu no teor de Ca. Comparando-se com uma gramínea da mesma

espécie cultivada em um solo de pH 5,2, sem adição de fertilizantes comerciais ou efluentes, o

Ca foliar foi de 3,69 g.kg

-1

Observou-se que a diferença de valor médio de Ca foliar das wetlands construídas (3,5 g.kg

) não foi significativa. Porém, o valor deste elemento na média dos substratos das wetlands

construídas (0,10g.kg

-1

) reduziu relativamente quando comparado ao valor da areia utilizada

no substrato 0,20 g.kg

-1

e do Branco 0,15 g.kg

-1

, demonstrando que as plantas absorveram o

Ca, principalmente, no período I, quando aplicava manipueira diluída sem prévio tratamento.

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

123

Períodos

(g/kg)

Fe solo

Mn solo

Cu solo

Zn solo

Figura 7 - Média de micronutrientes no solo (substrato) nos períodos

O valor médio de Mg nos substratos das wetlands construídas foi de (0,06g.kg

-1

) uma

diferença mínima para o solo sendo considerado natural, ou seja, sem adição de fertilizantes

ou efluentes (0,05g.kg

-1

) e Mg foliar das gramíneas das wetlands construídas (3,46 g.kg

-1

) e

das gramíneas cultivadas em solo natural (2,8 g.kg

-1

). Isso pode-se explicar pela acidez do

solo natural e pela presença de alumínio (0,063 g.kg

-1

), o que pode ter causado, também, o

baixo valor do Fósforo (0,0011 g.kg

-1

). De acordo com FOY (1984), a toxicidade de alumínio

é o principal fator limitante ao estabelecimento de diferentes culturas em solos ácidos.

A presença do mineral Enxofre nas folhas foi maior no período III e menor no período I, o

baixo teor neste período pode estar relacionado com o pH do efluente lançado (4,29), podendo

ser um agravante na diminuição da disponibilidade do S às plantas. A matéria orgânica é,

também, fundamental para a manutenção de teores de enxofre adequados as gramíneas, o que

pode ter ocorrido no período I, foi que a porcentagem de matéria orgânica no substrato foi de

0,23%, agronomicamente considerado baixo. Comparando-se com a gramínea do solo natural

que, apesar do pH do solo ser de 5,2, os valores do enxofre nas folhas foi relativamente

pequeno no do período III.Provavelmente a presença da matéria orgânica no solo natural de

cerca de 1,42% pode ter influenciado no valor do S foliar. Em solos sob vegetação natural,

considera-se que a matéria orgânica está em estado estacionário, ou seja, não há variação no

seu teor (BAYER & MIELNICZUK, 1999).

Em termos de produção da massa verde, o período III obteve a maior produção (1,03 g.d

-1

provavelmente, pelo maior crescimento em todo período, considerando os últimos 42 dias,

teve média de crescimento de 0,60 mm.d

-1

. Certamente por ter obtido maior valor de N e K

foliar, elementos importantes para o crescimento das plantas, com valores de 10,40 g.Kg

-1

9,09 g.Kg

-1

respectivamente e menor valor de precipitação nesse período, consequentemente

menor lixiviação. Segundo estudo feito por PAUL & CLARK em 1996 apud MOREIRA &

SIQUEIRA (2002), os autores estimaram que as perdas por desnitrificação e lixiviação são os

principais processos de perdas de N do solo e juntos contribuem com 72% desta. Os autores

também estimaram valores para os principais fluxos de N, abrangendo os processos mais

importantes de adição e perdas de N no solo.

CONCLUSÃO

A produtividade da biomassa verde e concentrações de macro e micronutrientes variou de

acordo com as condições climáticas e com as diferentes condições de aplicação da

manipueira.Verificou-se visualmente que, com valores de pH pouco acima da neutralidade

(7,11), média precipitação e baixa concentração de matéria orgânica (2,7g.L

-1

) no afluente, as

folhas das gramíneas recuperaram as partes queimadas e consequentemente sua coloração

verde normal e apresentaram-se mais vigorosas com boa média de N foliar. Wetlands

vegetadas com Tangola alimentadas com manipueira diluída sem tratamento com média de

DQO = 16g.L

-1

e pH

médio = 4,29 apresentaram as seguintes remoções de matéria orgânica

(DQO) (42,0%), sólidos suspensos Totais (92,4%), turbidez (95,0%), fósforo total (97,4%)e

nitrogênio total (78,0%). Fazendo uma comparação em termos de remoção de matéria

orgânica (DQO) com as wetlands vegetadas com Tangola alimentadas com manipueira

diluída sem tratamento com média de DQO = 16g.L

-1

e 6g.L

-1

e pH

médio = 6,0 , estas,

apresentaram maiores remoções de matéria orgânica (DQO) (68,0%), nesse período houve

um aumento na condutividade, do efluente em relação ao afluente.O valor de 16 g/L de

DQO, aliados a altos valores de sólidos suspensos e de turbidez do afluente aplicado,

contribui para baixo valor de produção de biomassa verde.

O pH ácido pode ter influenciado na pouca absorção de K pelas plantas, ocasionando

murchamento, amarelamento e enrolamento das margens das folhas das gramíneas.

As concentrações de macro e micronutrientes tiveram variações significativas tanto foliares

como no substrato para os diferentes tipos de condições de aplicação da manipueira. Logo

pode-se concluir, que as wetlands construídas atendem eficazmente ao princípio de remoção

de poluentes contidos na manipueira e o aprofundamento da pesquisa dimensionará o seu

valor real.

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