Capítulo VII – disposiçÃo no solo



Baixar 0.76 Mb.
Página1/7
Encontro23.03.2018
Tamanho0.76 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7






CAPÍTULO 8


DISPOSIÇÃO DO LODO NO SOLO


Cleverson Vitorio Andreoli

Eduardo Sabino Pegorini

Fernando Fernandes
8.1. INTRODUÇÃO
Há milênios a matéria orgânica é considerada como importante fonte de fertilidade para os solos (Kiehl, 1985) e, por esta razão, resíduos orgânicos provenientes das atividades humanas são usados como fertilizantes há milhares de anos pelos chineses, japoneses e indianos (Outwater, 1994). Na Europa, esta prática tornou-se especialmente importante a partir de 1840, objetivando a prevenção de epidemias.
No século XIX e início do século XX, os sistemas de tratamento consistiam na disposição direta do esgoto nos solos. Com o desenvolvimento das tecnologias de gradeamento, sedimentação, tratamento biológico e precipitação química, a disposição no solo foi paulatinamente perdendo importância, uma vez que a produção de resíduos foi drasticamente reduzida. No entanto, nos anos 40 e 50, com o crescimento urbano e o incremento dos níveis de coleta e tratamento de esgoto, o aumento da produção de lodo começou a pressionar as autoridades, e a disposição no solo voltou a crescer no setor.
As diferentes práticas de disposição de lodo de esgoto no solo, de forma generalizada, podem ser agrupadas em duas categorias:


  • Uso benéfico, quando a aplicação objetiva beneficiar-se das propriedades do produto como fertilizante e condicionador do solo, e envolve práticas como a reciclagem agrícola e reflorestamentos, o uso em recuperação de áreas degradadas e a produção de substratos de mudas e fertilizantes.

  • Disposição final, quando as práticas utilizam o solo como substrato para decomposição do resíduo, ou como local de estocagem, sem tirar proveito de suas propriedades benéficas.



8.2. USO BENÉFICO
8.2.1. Descrição do processo
O uso ou disposição final dos biossólidos iniciae com o próprio sistema de tratamento de esgotos. O tipo ou intensidade do tratamento de esgoto reflete-se sobre o tipo, a quantidade e a qualidade dos biossólidos gerados (ver Capítulos 2 e 3).
O tratamento de esgotos consiste, de maneira genérica, num conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que resultam na remoção dos sólidos sedimentáveis e da matéria orgânica das águas residuárias. Como resultado, é produzido o lodo, um resíduo sólido, em quantidade e composição variáveis em função das características do efluente e dos processos de tratamento adotados. Geralmente, tratamentos mais avançados resultam em volumes maiores de lodo. Grande parte dos metais pesados existentes no esgoto se concentram no lodo.

Assim, o controle sobre a qualidade dos diferentes tipos de efluentes lançados na rede coletora torna-se fundamental, quando o objetivo é destinar o lodo para alguma forma de uso benéfico. Dependendo do processo industrial adotado pelas empresas, o lançamento de seus efluentes na rede de coleta deve ser precedido de um pré-tratamento, visando a remoção de contaminantes, que prejudicariam a qualidade do lodo, inviabilizando a reciclagem na agricultura.


Nas estações de tratamento de esgoto, o efluente passa por diversos processos de tratamento antes de ser lançado no corpo receptor. Cada uma dessas fases produz resíduos de diferentes características e composições e que deverão ser submetidos a tratamentos específicos para posterior utilização ou disposição final. O Quadro 8.1 apresenta estes procedimentos para os tipos de tratamento de esgotos usualmente empregados no Brasil.
Quadro 8.1. Tipos de tratamentos de esgoto usualmente empregados, tipos de resíduos produzidos e tratamentos posteriores para uso benéfico.

Nível de tratamento

Resíduo produzido

Tratamento necessário para uso benéfico

  • Gradeamento e desarenação

  • sólidos orgânicos e inorgânicos grosseiros

  • material não se enquadra na definição de lodo e não apresenta qualidades que viabilizem sua utilização benéfica

  • Tratamento primário

  • lodo primário

  • adensamento

  • estabilização

  • secagem/desidratação

  • higienização

  • Lagoa de estabilização

  • Reator anaeróbio

  • lodo secundário

  • secagem/desidratação

  • higienização

  • Lodos ativados – aeração prolongada

  • lodo secundário

  • adensamento

  • secagem/desidratação

  • higienização

  • Lodos ativados convencional

  • Reator aeróbio com biofilme

  • lodo secundário




  • adensamento

  • estabilização

  • secagem/desidratação

  • higienização

O tratamento dos lodos, antes de sua utilização, pode envolver a estabilização, a secagem e a higienização, dependendo do uso final a que se destine. De maneira genérica, todo lodo de esgoto para ser caracterizado como biossólido deve ser submetido a algum tratamento adicional para que alcance parâmetros definidos pela legislação, e possa ser usado beneficamente, garantindo a segurança do meio ambiente e da saúde pública. Estes tratamentos podem, ainda, melhorar as características físico-químicas do resíduo, facilitando o seu manuseio. As características do lodo podem determinar a opção por uma ou outra forma de disposição final ou uso benéfico.


Os processos usuais de tratamento dos biossólidos são a estabilização, a secagem/desaguamento e a higienização. A estabilização objetiva a redução de sólidos voláteis, diminuindo o potencial de produção de odores e, assim, a atratividade a insetos e animais vetores de doenças. A estabilização também pode contribuir para a redução dos níveis de patógenos do biossólido. Entre os principais processos de estabilização do lodo, destacam-se a digestão aeróbia e anaeróbia, a estabilização alcalina e a compostagem. Normalmente quando submetido a secagem térmica o material resultante também apresenta boa estabilidade.
O processo de secagem ou desaguamento do lodo tem o objetivo de remover o excesso de água, aumentando a concentração de sólidos e reduzindo o volume do biossólido. A secagem normalmente constitui um processo desejável para um programa de valorização do biossólido para usos benéficos. O aumento da concentração de sólidos torna o manuseio do biossólido mais fácil, pela transformação do lodo líquido numa torta pastosa ou, num estágio mais avançado, numa massa similar a um solo estruturado, e reduz drasticamente o volume do resíduo. A secagem pode ser indesejada nas regiões onde a água constitua um elemento de valor agrícola e o lodo possa ser utilizado através de fertirrigação.
Durante o processo de formação do lodo, grande parte dos organismos patogênicos presentes no esgoto sedimentam, concentrando-se no resíduo. A presença destes organismos no esgoto, e por conseqüência no lodo, é reflexo das condições sanitárias da população que o originou. Assim, quanto piores as condições sanitárias da população, maior será a concentração de organismos patogênicos no biossólido. A presença destes organismos, no entanto, não inviabiliza a utilização do biossólido, porém determina a necessidade de submetê-lo a algum processo eficaz de higienização. Os processos mais usualmente adotados no Brasil são a caleação, a compostagem e a secagem térmica.
Quando a higienização é realizada através da caleação e compostagem, o biossólido deve passar por um período de maturação, para garantir a eficácia do processo e a redução dos patógenos. O tempo de maturação dependerá do processo de higienização utilizado, variando de 30 a 45 dias para a caleação, e de 15 a 30 dias para a compostagem. Após este período, o biossólido deve ser submetido a análises para determinar o conteúdo de metais pesados, a concentração final de elementos patogênicos, o grau de estabilidade e os indicadores agronômicos. Se estes parâmetros forem compatíveis com os critérios permitidos nas normatizações pertinentes de cada estado do país, o lote de biossólidos poderá ser destinado a alguma forma de uso benéfico: reciclagem agrícola, recuperação de áreas degradadas ou produção de substratos. O fluxograma da Figura 8.1 apresenta os processos envolvidos nesta forma de disposição final.

F
igura 8.1. Fluxo de processamento de lodo para sua destinação final.


Assim, de acordo com os processos adotados no tratamento, o lodo pode caracterizar-se como um resíduo urbano de disposição final problemática, ou como um biossólido, um resíduo de composição predominantemente orgânica e com grande potencial para reciclagem. Os usos benéficos dos biossólidos incluem diversas formas de disposição no solo, como reciclagem na agricultura, na silvicultura, floricultura, paisagismo, recuperação de áreas degradadas, podendo, até mesmo, ser utilizados em parques e gramados, dependendo da qualidade do biossólido. A utilização dos biossólidos para produção de substratos para cultivo de mudas e fabricação de fertilizantes e na produção de solos sintéticos representam um mercado crescente.
8.2.2. Constituição do lodo e seus efeitos na agricultura
Do ponto de vista agronômico, os biossólidos apresentam em sua constituição quantidades significativas de nutrientes essenciais ao desenvolvimento das plantas. A presença destes elementos no biossólido depende do esgoto que lhe deu origem e do processo de tratamento do esgoto e do lodo (Quadro 8.2).
Quadro 8.2. Teor de nutrientes e carbono em diversos tipos de biossólidos no Brasil (% de matéria seca).

Estação__tipo_de_lodo__N__P'>Estação

tipo de lodo

N

P

K

C org.

Ca

Mg

Fonte

Barueri (SP)

Lodo ativado

2,25

1,48

0,01

21,00

7,29




Tsutya (2000)

Franca (SP)

Lodo ativado

9,15

1,81

0,35

34,00

2,13




Tsutya (2000)

Belém (PR)

Lodo ativado

4,19

3,70

0,36

32,10

1,59

0,60

Sanepar (1997)

UASB (PR)

Anaeróbio

2,22

0,67

0,95

20,10

0,83

0,30

Sanepar (1997)

ETE SUL (DF)

Aeróbio

5,35

1,70

0,18

62,5*

2,68

0,41

Silva et al (2000)

Eldorado (ES)

Lagoa anaeróbia

2,00

0,20

0,04










Muller (1998)

Mata da Serra (ES)

Lagoa facultativa primária

2,00

0,20

0,05










Muller (1998)

Valparaíso (ES)

Lagoa de sedimentação

4,00

3,50

0,07










Muller (1998)

Os nutrientes encontrados em maior quantidade são o nitrogênio e o fósforo. Os elementos Ca e Mg são encontrados em pequenas quantidades, salvo naqueles biossólidos higienizados através da caleação, quando grandes quantidades de Ca e Mg são adicionadas. O K está presente em quantidades muito modestas; no entanto, encontra-se em forma prontamente assimilável pelas plantas e normalmente é suplementado por fertilizantes químicos nos solos adubados com lodo.



As quantidades de microelementos são variáveis nos lodos (Quadro 8.3), contendo, geralmente, quantidades apreciáveis de Cu, Zn e Mn e menores de B, Mo e Cl. Quando aplicado como única fonte de N para as plantas, as quantidades de micronutrientes adicionadas, na maioria das vezes, são suficientes para atender às demandas nutricionais das plantas. É importante salientar que os microelementos são exigidos em quantidades pequenas e o uso de biossólidos em níveis elevados pode resultar em efeitos tóxicos.
A concentração dos nutrientes no biossólido normalmente não estar perfeitamente balanceada de acordo com a demanda das plantas, tornando necessária a complementação com outros fertilizantes, orgânicos ou químicos, de acordo com as necessidades nutricionais específicas da cultura. Os elementos geralmente suplementados são o fósforo, exigido em grandes quantidades nos nossos solos, e o potássio, devido à baixa concentração deste elemento nos biossólidos.
Quadro 8.3. Teor de micronutrientes (ppm) em diversos tipos de biossólidos no Brasil.

Estação

Tipo de lodo

B

Fe

Cu

Zn

Mn

Mo

Fonte

Barueri (SP)

Ativado







703

1.345




23

Tsutya (2000)

Franca (SP)

Ativado

118

42.224

98

1.868

242

9

Tsutya (2000)

Belém (PR)

Aeróbio







439

864







Sanepar (1997)

RALF (PR)

Anaeróbio







89

456







Sanepar (1997)

SUL (DF)

Aeróbio

22

20.745

186

1.060

143




Silva et al (2000)



a) Nitrogênio
O nitrogênio é o elemento de maior valor econômico no lodo, sendo também o elemento ao qual as culturas apresentam maior resposta. Sua origem provém dos dejetos presentes no esgoto e da biomassa microbiana, encontra-se no lodo nas formas inorgânicas (mineralizadas), como nitratos e amônio, e orgânica, constituindo moléculas de proteínas, aminoácidos, aminoaçúcares, amidos, associados a polímeros etc. De forma genérica, o nitrogênio total do lodo está presente na constituição das seguintes substâncias (Figura 8.2):





N total

=

N inorgânico

+

N orgânico








































na constituição de:


































NH4+




Proteínas













NO3-




Aminoácidos













NO2-




Aminoaçúcares



















Amidos



















Ácidos nucleicos



















Polímeros





Fig. 8.2. Compostos de Nitrogênio normalmente presentes em biossólidos
A fração orgânica constitui a maior porção do N do lodo, variando de 70 a 90 %, dependendo do tipo de biossólido e da sua idade. As formas minerais (nítrica e amoniacal), embora representem pequena fração do N total, apresentam-se prontamente disponíveis para as plantas, enquanto o N orgânico deverá sofrer o processo de mineralização, transformando-se lentamente em formas minerais, para só então ser absorvido pelas plantas.
Não há outra maneira de se armazenar no solo o nitrogênio, a não ser na forma orgânica (Figura 8.3). O N mineral é considerado elemento efêmero no solo, pois é logo absorvido, lixiviado ou perdido para a atmosfera através da desnitrificação. A matéria orgânica representa um reservatório de N que nunca está completamente vazio e, outras vezes, suficientemente cheio para suprir as necessidades de máxima produção da maioria das culturas (Kiehl, 1985).
Fig. 8.3. Ciclo do nitrogênio (adaptado de Brady, 1989)
A expressão matemática na Equação 8.1 representa, de forma simplificada, a quantidade de N que poderá ser utilizada pela primeira cultura após a aplicação de lodo (adaptado de Raij, 1998).


NDISPONÍVEL = forg (NORG)+ fvol(NAMON) + NNIT

(8.1)

onde:


NDISPONÍVEL = N DISPONÍVEL PARA A 1ª CULTURA

fORG = FRAÇÃO DE MINERALIZAÇÃO DO LODO

NORG = N ORGÂNICO DO LODO



fVOL= 1 – FRAÇÃO DE VOLATIZAÇÃO DO N AMONIACAL DO LODO

NAMON= N AMONICAL NO LODO

NNIT= N NÍTRICO NO LODO
A velocidade de mineralização do N orgânico é muito variável em função da temperatura, umidade e atividade microbiana no solo, entre outros fatores. Assim, não se pode definir um valor universal para esta fração de mineralização (f org), podendo variar amplamente de local para local e de ano para ano; sabe-se, no entanto, que varia entre 20 e 70 % do N orgânico aplicado. Da mesma forma, a fração de volatilização do N amoniacal também é variável, principalmente em função da exposição ao ar. Estas perdas podem ser minimizadas com a incorporação do biossólido ao solo, assim, grande parte da amônia que volatiliza será retida pelas partículas do solo e permanecerá disponível para as plantas. Um valor típico adotado de f vol é de 30 % de volatilização. Já o N, nas formas de nitrato e nitrito, é prontamente disponível para as plantas, podendo, no entanto, ser rapidamente lavado do perfil do solo com as chuvas.
Desta forma que o lodo pode atender completamente a necessidade de N das culturas, podendo ser aplicado em uma única oportunidade, e liberando lentamente o elemento no solo, à medida em que a planta o necessita. Na falta de resultados locais, os dados bibliográficos apontam uma disponibilidade de 30 a 50 % do N no primeiro ano de aplicação do material, cerca de 10 a 20 % no segundo e 5 a 10 % no terceiro; o restante a partir do terceiro ano, é considerado como constituinte da matéria orgânica humificada do solo.
A grande solubilidade do nitrogênio representa grande risco de contaminação do lençol freático. Por esta razão, as doses de biossólidos na maioria das aplicações são limitadas em função do aporte de N adicionado ao solo através do biossólido, que nunca deve ser superior à demanda da cultura.
b) Fósforo
O fósforo do lodo provém dos dejetos, células de microrganismos que atuam no tratamento do esgoto , detergentes e sabões que utilizam fosfatos como aditivos. Como pode ser avaliado pelo Quadro 8.2, o lodo também é rico em P, com uma biodisponibilidade variando entre 40 a 80 % do total contido no material.
As plantas necessitam de quantidades pequenas de P para seu desenvolvimento vegetativo e produção; no entanto, o P é o elemento mineral mais aplicado na agricultura brasileira. Este fato deve-se à baixa eficiência das adubações químicas com o elemento: apenas 5 a 30 % do total de P aplicado através de fertilizantes químicos são aproveitados pelas plantas, fenômeno ocasionado pela alta capacidade de fixação de P dos solos brasileiros.
Os solos podem apresentar de 100 a 2.500 kg P total/ha; todavia, a quantidade assimilável pelas plantas é extremamente baixa, normalmente entre 0,1 e 1,0 kg/ha, dada a elevada capacidade de fixação dos solos, tanto por precipitação quanto por adsorção do P a minerais(Figura 8.4).

Figura 8.4. Ação do biossólido sobre a disponibilidade de P nos solos.


O biossólido pode contribuir de duas formas para a otimização do uso de P na agricultura:


  • Pode ser considerado fonte de P, apresentando uma liberação lenta e contínua do elemento para as plantas; e

  • Pode atuar no ciclo do P no solo, auxiliando na disponibilidade do P mineral fixado: a matéria orgânica ao ser decomposta libera ácidos, solubilizando parte do P mineral fixado no solo; pode complexar o P da solução do solo, liberando-o mais tarde; e pode, ainda, revestir os componentes do solo que fixam o P mineral.


c) Corretivo do solo
Quando a higienização do biossólido é realizada com adição de cal e/ou outro material alcalino, o biossólido poderá ser utilizado, ainda, como corretivo do solo: aumenta o pH, reduz os níveis de Al e Mn tóxicos, fornece Ca e Mg, melhora a absorção de nutrientes e estimula a atividade microbiana. Porém, demandará maior cautela na recomendação de uso, podendo provocar desequilíbrio nutricional, salinização e aumento dos níveis de pH, acima de 6,5, o que prejudicará o desenvolvimento das culturas e sua produtividade. Estes problemas poderão ser encontrados com maior intensidade em solos com elevados teores de Ca + Mg, ou, em solos salinos.
d) Matéria orgânica
O conteúdo de material orgânico dos biossólidos representa outro fator de interesse para a agricultura. A matéria orgânica exerce importantes efeitos sobre as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, agindo como um condicionador e contribuindo substancialmente para o crescimento e desenvolvimento das plantas. A matéria orgânica melhora as características físicas do solo, agindo como agente cimentante, promove maior agregação de suas partículas, reduz sua coesão e plasticidade e melhora sua capacidade de retenção de água. De maneira geral, as adubações orgânicas aumentam a infiltração e a retenção de água no solo e a estabilidade dos agregados, tornando estes solos mais resistentes ao processo erosivo.
A adição de material orgânico a um solo de textura fina (argiloso) possibilita sua reestruturação, tornando-o mais friável, aumenta a quantidade de poros para o desenvolvimento radicular e circulação de ar e água. Nos solos de textura grosseira (arenosos) a adição de material orgânico agrega as partícula do solo, formando torrões e possibilitando a retenção de maiores volumes de água.
O biossólido pode contribuir, ainda, na melhoria da capacidade de troca de cátions dos solos, o reservatório de elementos nutritivos para as plantas, na melhoria do poder tampão de pH e no estímulo à atividade microbiana do solo.
O Quadro 8.4 apresenta de forma generalizada as propriedades da matéria orgânica estabilizada e seus efeitos sobre o solo.
Quadro 8.4. Propriedades gerais do húmus e seus efeitos associados no solo.

Propriedade

Característica

Efeito no solo

Cor

Coloração escura em muitos solos.

Facilita o aquecimento do solo.

Retenção de água

A matéria orgânica pode reter até 20 vezes seu peso em água.

Reduz os efeitos da seca e as perdas por lixiviação.

Combinação com minerais de argila

Agente cimentante das partículas do solo na formação dos agregados.

Facilita a penetração de água, troca de gases, melhora a estabilidade da estrutura, reduzindo o risco de erosão.

Quelação

Forma complexos estáveis com Mn, Cu, Zn e outros cátions.

Fixação de metais pesados. Aumenta a disponibilidade de micronutrientes.

Solubilidade em água

A insolubilidade da matéria orgânica é devida à sua associação com argila. Ademais, sais e cátions associados a matéria orgânica tornam-se insolúveis.

Pouca matéria orgânica é perdida por lixiviação.

Efeito tampão

Melhora o efeito tampão do solo

Ajuda a manter o pH uniforme e estável no solo.

Retenção de nutrientes

Varia de 300 a 1400 Cmol/kg.

Incrementa a capacidade de troca catiônica (CTC) do solo.

Mineralização

A decomposição da matéria orgânica libera nutrientes para as plantas.

Fonte de nutrientes.

Combinação com xenobióticos

Afeta a bioatividade, a persistência e a biodegradabilidade de pesticidas.

Imobiliza substâncias tóxicas.

Fonte de energia

Contém compostos que fornecem energia a micro e mesofauna.

Estimula a vida microbiana, aumentando a biodiversidade do solo, reduzindo riscos de pragas e doenças. Produz antibióticos e certos ácidos fenólicos que podem aumentar a resistência ao ataque de insetos e patógenos. Enzimas produzidas por microrganismos podem solubilizar nutrientes.




Compartilhe com seus amigos:
  1   2   3   4   5   6   7


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal