Desenvolvimento de um sistema de recirculação com uso de wetlands construídas para efluentes da piscicultura.

Resumo: A aquicultura mundial vem crescendo em ritmo acelerado nas últimas décadas, em função de vários fatores, entre eles: o aumento demográfico, a procura por alimento de baixa caloria e principalmente a redução dos estoques pesqueiros naturais. O Brasil tem enorme potencial para se tornar líder mundial na produção de peixes em cativeiro. No entanto, para que a atividade se estabeleça, é preciso que a aquicultura brasileira se desenvolva sobre bases econômica e ambientalmente sustentáveis. Assim, o uso racional da água e o monitoramento dos efluentes devem ser parâmetros de suma importância para que tal desenvolvimento ocorra. O presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de leitos cultivados de fluxo subsuperficial, a viabilidade da utilização de materiais de baixo custo na montagem dos filtros, juntamente com a planta Vetiver (C. zizanioides) na melhoria da qualidade do efluente de piscicultura (O. niloticus) em escala piloto, com ciclo fechado de água (sistema de recirculação). Para tanto, foi montado um sistema de leitos cultivados compostos por três tipos de meio suporte, quais sejam: brita, argila expandida e uma mistura homogênea de ambos os substratos (mix). O desempenho dos leitos foi medido por avaliações de parâmetros físico-químicos da água, pela biometria e pela análise da composição centesimal dos peixes. Na avaliação da seleção do meio suporte e a influência da planta Vetiver, o meio suporte "brita" teve melhor desempenho tanto para a qualidade da água como para desenvolvimento dos peixes. Também ficou evidente a importância da planta no aumento da eficácia dos filtros - na maioria dos parâmetros avaliados a redução de nutrientes foi maior nos tratamentos com a presença da Vetiver. Na análise das vazões e tempos de detenção hidráulica (TDHs), os tratamentos com vazão máxima apresentaram melhor desempenho. Era de se esperar o contrário, ou seja, que as reduções nos parâmetros de qualidade de água fossem maiores na vazão reduzida, já que isso implica em um maior TDH (valor médio de 0,53 hora na vazão reduzida contra valor médio de 0,29 hora na vazão total) e consequentemente em um maior tempo de contato entre a água bruta e o filtro biológico. Já em relação aos indicadores dos peixes (biometria e composição centesimal), os tratamentos com vazão reduzida à metade (vazão média de 0,06 L s-1) apresentaram resultados mais satisfatórios, com melhor desenvolvimento dos animais nestes tratamentos. E ao se avaliar o efeito da densidade de peixes, o desenvolvimento dos animais foi melhor nas caixas com menor densidade (13,04 kg m-3), onde houve taxas de mortalidade mais baixas, independentemente do tipo de meio suporte empregado nos filtros. A menor densidade de animais por metro cúbico resultou em uma melhor qualidade da água tratada (maiores reduções em parâmetros físico-químicos importantes), provavelmente também em função da melhor qualidade da água bruta. De modo geral, pode se concluir que o sistema de recirculação proposto é viável para a criação comercial. A combinação da brita com a argila expandida (meio suporte "mix") pode ter propiciado uma colonização mais diversificada da comunidade microbiana, favorecendo a redução de parâmetros físico-químicos importantes. Embora o TDH deva ser relativamente alto em leitos cultivados, no presente estudo a rápida renovação da água é crítica para a manutenção de níveis elevados da oxigenação da água e para a redução da concentração de nitrito, assegurando o bom desenvolvimento da tilápia. Abstract: Global aquaculture has been growing very fast in recent decades due to several factors, including: population growth, demand for low calorie protein and especially the reduction of natural fish stocks. Brazil has enormous potential to become a world leader in fisheries production in captivity. However, the development of aquaculture in Brazil must be conducted on economically and environmentally basis. Thus, the rational use of water and monitoring the effluent parameters should be of paramount importance for such development to occur. The present study aimed to evaluate the efficiency of subsurface flow constructed wetlands, the feasibility of using low cost materials in the filters construction along with the plant Vetiver (C. zizanioides) in treatment of effluent from tilapia culture (O. niloticus) in pilot scale, with closed water cycle system (recirculation). To that end, a constructed wetland system composed by three types of support media was built, such as: gravel, expanded clay and a homogeneous mixture of both substrates (MIX). The performance of the beds was measured by assessments of physical and chemical water parameters and by the assessment of fish development. The assessment of substrate selection and the influence of Vetiver plant, the gravel had better performance for both water quality and fish development. It was also evident the importance of the plant to improve the bed performance. Percentual reduction of physico-chemical parameters was higher in treatments with the presence of the plant. For detention hydraulic times (TDHs) and flow assessment, treatments with maximum flow showed better performance. One might expect the opposite to occur, namely that reductions in water quality parameters were higher in the reduced flow, since it would imply higher TDHs (mean value of 0,53 hour for reduced flow compared to mean value of 0,29 hour for maximum flow) and consequently greater contact between non treated water and the biological microbial community. Considering fish development, treatments with reduced flow (mean value of 0,06 L s- 1) showed better results, with higher values for biometric indicators. And when evaluating the effect of fish density, animal development was greater at lower density treatments (13,04 kg/m3), which presented lower mortality rates, regardless of substrate type used in filters. The lower density of fishes per cubic meter resulted in better quality of treated water (greater reductions of important physico-chemical parameters), probably also due to better non-treated water quality. In summary, it can be concluded that the recirculation system proposed is feasible for commercial purposes, as the filter type MIX was effective in reducing critical parameters for good development of tilapia. The combination of gravel with expanded clay probably led to greater microbial community diversity, favoring the reduction of important physico-chemical parameters. Though the HDT should be relatively high in constructed wetlands, in the present study the rapid exchange of water is critical for the maintenance of high levels of water dissolved oxygen and to reduce nitrite concentration, ensuring good tilapia development.Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Feagri, Unicamp, Campinas