Modelagem do processo de filtração de água residuária de suinocultura em materiais orgânicos

• Autor(a) principal: Magalhães, Marcos Alves de
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9754
• topic: Filtração; Filtros orgânicos; Água residuária; Tratamento; Modelagem; Ciências Agrárias

A atividade suinícola tem sido considerada pelos órgãos de controle ambiental como "atividade potencialmente causadora de degradação ambiental", representando importante fonte de degradação do ar, dos recursos hídricos e do solo. Neste contexto, a atividade suinícola carece de soluções capazes de introduzir procedimentos operacionais para tratar a água residuária gerada, que sejam tecnicamente exeqüíveis e ecologicamente sustentáveis. O presente trabalho foi conduzido na Área Experimental de Hidráulica/Irrigação e Drenagem do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, sendo instaladas, operadas e monitoradas colunas filtrantes segmentadas e não segmentadas, para filtração da ARS. O sistema de filtração segmentado foi constituído por 10 filtros, com 13 cm de altura cada, utilizando tubo de PVC de 200 mm. O sistema de filtração não segmentado foi montado em tonéis com 0,58 m de diâmetro e 1,30 m altura. Bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café, subprodutos de atividades agropecuárias e agroindustriais, foram utilizados no preenchimento das colunas filtrantes. Foram coletados dados de retenção e de concentração sólidos em suspensão e totais nos filtros segmentados e de perda de carga com o tempo de operação dos filtros não segmentados para ajuste, respectivamente, da equação geral de filtração e equação de evolução da perda de carga. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que serragem de madeira foi, dentre os materiais orgânicos avaliados, o mais eficiente quanto à capacidade de reter sólidos da ARS, alcançando o máximo de 0,19g de sólidos para cada cm -3 de camada filtrante, seguido do bagaço de cana-de-açúcar com 0,16g e o pergaminho dos grãos de café com de 0,11g. Os filtros orgânicos proporcionaram razoavelmente alta remoção de óleos e graxas da ARS, tendo sido obtidos valores de 96%, 89% e 75%, respectivamente para serragem de madeira, bagaço de cana-de-açúcar triturado e pergaminho de grãos de café. O modelo matemático semi-empírico utilizado para a simulação do processo de filtração da ARS em filtros segmentados apresentou resultados satisfatórios, podendo ser usada na estimativa da concentração de sólidos totais (ST) e sólidos em suspensão (SS) na água residuária em percolação e efluente de filtros orgânicos. Para cada filtro orgânico não segmentado avaliado, foi ajustada uma equação de regressão relacionando os valores de ST e SS com o tempo de operação do filtro e a profundidade de camada dos filtros, escolhida com base nos critérios de significância dos estimadores dos coeficientes de regressão até o nível de 1% e nos valores de R 2 . Porém, quando as equações obtidas para descrever a filtração em filtros segmentados foram validadas para as condições de operação de filtros não segmentados, os ajustes não foram bons, notadamente para a concentração efluente de SS. Dessa forma, ajustes de outros parâmetros tiveram que ser implementados de forma a se tentar adequar as equações semi-empíricas de forma que pudessem ser utilizadas na predição da remoção de ST e SS de águas residuárias da suinocultura com diferentes concentrações de sólidos. Equações de perda de carga como função da profundidade e do tempo de operação dos filtros explicaram, com adequada eficiência, o comportamento dos filtros constituídos por serragem de madeira, bagaço de cana-de-açúcar e pergaminho de grãos de café. Concentração efluente de SS, obtidos experimentalmente nos filtros não segmentados e os estimados utilizando a equação empírica ajustada para dados obtidos em filtros segmentados subestimou remoção de SS. Filtros não segmentados possibilitaram maior retenção de SS no material poroso do que foi obtida em filtros segmentados, em função da menor velocidade de escoamento da ARS.