Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-10T10:08:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2096325 bytes, checksum: 29ba988cea664908d596da53345362b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T10:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2096325 bytes, checksum: 29ba988cea664908d596da53345362b1 (MD5) Previous issue date: 2005-08-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / 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. / The swine industry has been considered by the agencies of environmental control as a potential cause of environmental degradation , representing important source of air, water and soil degradation. In this context, the swine industry lacks solutions capable of establishing technically feasible and ecologically sustainable operational procedures for treating the waste water produced. The present work was conducted at the Experimental Area of Hydraulics/Irrigation and Drainage, DEA/UFV. Segmented and non-segmented filter columns were installed, operated and monitored for SWW filtration. The segmented filtration system consisted of ten 13-cm-height filters, using 200 mm PVC pipes. The non-segmented filtration system was set up in 0.58 m diameter x 1.30 m height barrels. Sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk, by-products of agricultural and agro-industrial activities, were used to fill the filter columns. Data on retention, suspended solids concentration, total suspended solids in the segmented filters, and head loss with time of operation of the non-segmented filters were collected for adjustment of the general filtration equation and head loss evolution equation. According to the results, the sawdust was the most efficient organic material to retain SWW solids, reaching the maximum of 0.19g of solids per cm -3 of filter layer, followed by sugarcane bagasse with 0.16g and coffee husk with 0.11g. The organic filters provided quite high efficiency of SWW oil and grease removal, obtaining values of 96%, 89% and 75%, for sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk, respectively. The semi-empiric mathematical model used for simulating the process of SWW filtration through segmented filters gave satisfactory results, and could be used to estimate the total suspended solids (TS) and suspended solids (SS) of percolating waste water and effluents of organic filters. For each non-segmented organic filter tested, a regression equation was adjusted to relate the TS and SS values with the time of operation and the layer depth of the filters, based on the criteria for significance of regression coefficient estimators at 1% probability level and on R 2 values. However, when the equations obtained to describe the filtration through segmented filters were validated for the operational conditions of the non-segmented filters, the adjustments were not good, especially for the SS concentration of effluent. Therefore, the adjustments of the other parameters had to be applied to try fitting the semi-empiric equations so they could be used for the prediction of TS and SS removal from swine waste waters with different solid concentrations. Head loss equations as function of depth and time of filter operation adequately explained the behavior of the filters consisted of sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk. Effluent concentration of SS, experimentally obtained from the non-segmented filters and the estimates of the adjusted empiric equation for the data obtained with the segmented filters underestimated SS removal. SS retention by the porous material was greater in non- segmented filters than in segmented filters, as a function of the lower SWW drainage velocity. / Tese importada do Alexandria

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-10T09:54:12Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 952247 bytes, checksum: cf297358ff052a8b67a6aba25bd97843 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T09:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 952247 bytes, checksum: cf297358ff052a8b67a6aba25bd97843 (MD5) Previous issue date: 2002-08-26 / O trabalho foi dividido em duas etapas: montagem e operação de filtros orgânicos, utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar e serragem de madeira como materiais filtrantes, e estudo do manejo desses materiais depois de descartados do filtro, pelo processo de compostagem, produzindo, ao final do período de maturação, adubo orgânico. Com base nos resultados obtidos, pôde-se concluir que todos os valores das concentrações relativas de sólidos nos efluentes dos filtros permaneceram aquém do valor de 50 mg.L -1 , citado por LEON e CAVALLINI (1999) como concentração admitida para um bom funcionamento do sistema de irrigação por gotejamento. O uso dos resíduos orgânicos mostrou-se eficiente para a filtragem das águas residuárias para fins de fertirrigação, notadamente em sistemas de irrigação localizada, uma vez que foram alcançadas taxas de remoção de 90 a 99 % de sólidos em suspensão (SS) e de 43 a 57 % de sólidos totais (ST) utilizando-se filtros de serragem de madeira e de 81 a 96 % de SS e de 50 a 56 % de ST com uso dos filtros de bagaço de cana-de-açúcar. A eficiência de filtragem aumentou com o passar do tempo, o que foi ocasionado pela obstrução gradativa dos poros, ocasionada pela retenção de sólidos das ARS nas colunas filtrantes. A altura da coluna filtrante entre 1,00m a 2,20m não alterou significativamente a eficiência dos filtros na remoção de SS. A eficiência média de remoção nos filtros foi superior a 80 % para SS e de 43 % para ST. Os materiais orgânicos utilizados como filtro, após terem sido retirados das colunas filtrantes, foram tratados pelo processo de compostagem. A utilização do dejeto de suínos na compostagem destes resíduos proporcionou a produção de adubos orgânicos de elevado valor fertilizante que, quando aplicados ao solo em taxas adequadas, torna-se excelente opção para a disposição harmônica desses resíduos no ambiente. Os parâmetros avaliados permitem concluir que o composto produzido apresentou características físicas, químicas e biológicas que atenderam a legislação federal, podendo ser classificado como composto orgânico, pois se enquadraram nas normas estabelecidas pelo Ministério da Agricultura. Pelos resultados obtidos na avaliação da composição química dos compostos maturados, as pilhas de bagaço de cana-de-açúcar + dejeto de suínos apresentaram teores mais elevados de N, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni, Pb e Cr que o composto das pilhas de serragem de madeira + dejeto de suínos e inferiores quanto aos teores de P e K. A concentração total de metais pesados nos compostos produzidos pode ser considerada segura sob o ponto de vista de uso na adubação de culturas agrícolas. / The work was divided in two parts as following: the set up and operation of organic filters, using sugar cane-trash and saw dust as filtering material; and the study of handling these material after discarding the filter, by biological decomposition, producing organic fertilizer at the end of the maturation period. On the basis of these results it was concluded that all the values of the relative concentrations of solids in the filter effluents, remained below 50 mg.L -1 , reported by LEON and CAVALLINI (1999) as the accepted concentration for a good operation of the drip irrigation system. The use of the organic residues was shown efficient for the filtration of wastewater for fertirrigation uses. Particularly in systems of localized irrigation, once removal rates from 90 to 99 % of suspended solids (SS) and from 43 to 53% of total solids (TS) were reached using sawdust filters; and 81 to 96% of SS and 55 to 56 % of TS using cane-trash filters. The filtration efficiency increased with time, which was caused by the gradual obstruction of the pores, due to the wastewater solid retention in the filter columns. The filtering column height did not alter significantly filter efficiency in removing SS. The average filter removing efficiency was greater than 80% for SS and 43% for ST. After the organic materials used as filter have been removed from the filtering columns, they were treated by biological decomposition (composting). The use of swine manure in the decomposition of these residues provided the production of high value organic fertilizers. When these fertilizers are applied to the soil in adequate rates, they become excellent option for a harmonious disposal of these residues in the environment. The evaluated parameters permit the conclusion that the produced compost present physical, chemical and biological characteristics satisfying the federal legislation, and it can be classified as organic compost, as it meets the rules established by the Minister of Agriculture. The results obtained from the evaluation of the chemical composition of the matured compost showed that the cane-trash + swine residue heaps gave higher levels of N, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni. Pb and Cr than the sawdust + swine residue heaps, and lower levels of F and K. The total concentration of heavy metals in the produced composts can be considered safe from the crop fertilization point of view. / Dissertação importada do Alexandria