Influência do tratamento de água ferruginosa no desempenho de sistema de irrigação por gotejamento

Abstract

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a uniformidade de aplicação de água em sistemas de irrigação por gotejamento, e a eficiência dos processos de tratamento por aeração, sedimentação e filtração na remoção do excesso de ferro da água de irrigação, assim como seus efeitos no entupimento de emissores. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira, foi diagnosticada a eficiência das medidas preventivas adotadas em campo, como forma de reduzir entupimentos provocados pela presença de elevados teores de ferro na água de irrigação, sendo realizada nos municípios de Linhares e Jaguaré, localizados na região norte do Estado do Espírito Santo, onde foram avaliados dez sistemas de irrigação. Foram analisadas amostras de água, coletadas em vários pontos dos sistemas, para determinar o teor de ferro total em cada um desses pontos e ve rificar a eficiência das medidas preventivas adotadas. A utilização de tanque de sedimentação seguida de filtros de disco não apresentou resultados satisfatórios para redução do teor de ferro total. O mesmo ocorreu nos sistemas utilizando filtros de areia ou de disco. Os sistemas que utilizaram aerador seguido de tanque de sedimentação apresentaram uma grande redução no teor de ferro, após o tanque de sedimentação, em relação aos valores encontrados na captação. Os valores do teor de ferro, encontrados no final de linha de alguns sistemas, foram superiores aos encontrados após os tanques de sedimentação, o que pode ser explicado pela posição em que estava localizada a tubulação de sucção, no fundo do tanque, succionando o ferro sedimentado e, conseqüentemente, aumentando sua concentração ao longo da linha. Os valores dos coeficientes de uniformidade de distribuição (CUD) dos dois sistemas foram considerados excelentes, de quatro sistemas, bons, e de três sistemas, razoáveis. Na segunda etapa, foram instalados quatro sistemas semelhantes de irrigação, utilizando-se cinco modelos de gotejadores (de G1 a G5), com oito linhas laterais com 25 m de comprimento para cada modelo, sendo a metade com válvula de drenagem. O sistema 1 foi abastecido com água com teor de ferro total menor que 0,1 mg L -1 , recebendo o tratamento T 1 (filtragem comum com filtro de disco). Os sistemas 2, 3 e 4 abastecidos com água contendo teor de ferro total maior que 2,0 mg L -1 receberam os tratamentos T 2 (filtragem comum com filtro de disco), T 3 (filtragem comum com filtro de disco associado ao processo de aeração e decantação) e T 4 (filtragem comum com filtro de disco associado ao processo de cloração, aeração e decantação). Os sistemas funcionaram durante 300 horas, e foram avaliados no início e a cada 50 horas. Nas avaliações, foram coletadas as vazões de oito gotejadores em cada linha, para o cálculo do CUD. Todos os modelos apresentaram valores de CUD superiores a 90% na primeira avaliação. Na última avaliação, os valores de CUD para o tratamento T 1 foram de 84,0, 82,8 e 87,7% para os modelos G1, G3 e G5, respectivamente, e os entupimentos parciais observados foram provocados por algas. No tratamento T 2 , os modelos G1, G3 e G5 apresentaram valores de CUD de 0,0, 33,2 e 54,0%, respectivamente, em razão do entupimento provocado pelo elevado teor de ferro total associado a ferrobactérias. No tratamento T 3 , os modelos G1 e G3 também apresentaram reduções dos valores de CUD para 53,6 e 76,2%, respectivamente, em razão do entupimento provocado pelo elevado teor de ferro total. A menor redução nos valores de CUD do tratamento T 3 , comparados aos do tratamento T 2 , pode ser atribuída ao uso do aerador e decantador. Os modelos G2 e G4 não apresentaram problemas de entupimento para nenhum tratamento. No tratamento T 4 , a aplicação de 0,5 mg L -1 de cloro livre nos finais de linhas, aliada aos processos de aeração e decantação, foi eficiente para evitar entupimento em todos os modelos de gotejadores durante um período de 300 horas de funcionamento dos sistemas. A utilização apenas de filtros de disco de 120 mesh não mostrou-se eficiente para reduzir entupimentos nos gotejadores, sendo recomendado o uso de outras medidas preventivas. O tratamento contínuo com 0,5 mg L -1 de cloro livre nos finais de linha reduz os riscos de entupimento provocado pela precipitação de ferro, além de inibir o crescimento de ferrobactérias. A viabilidade econômica da aplicação contínua de cloro deve ser avaliada, bem como a possibilidade de se utilizar fonte de cloro mais barata e segura.

The objective of this study was to evaluate the uniformity of water application in trickle irrigation systems and the efficiency of the treatment processes by aeration, sedimentation and filtration in removing the excessive iron from the irrigation water, as well as the iron effects on the emitter clogging. The study consisted of two stages. The first stage was accomplished in Linhares and Jaguaré counties on northern Espírito Santo, by evaluating ten irrigation systems, when a diagnosis was performed on the efficiency of the preventive measures adopted at field level in order to reducing the blockages caused by the presence of high iron contents in irrigation water. A number of water samples collected at several points in the systems were analyzed in order to determine the total iron content in each of these points, and to verify the efficiency of the adopted preventive measures. The use of the sedimentation tank followed by disk filters showed no satisfactory results in reducing the total iron content. The same occurred in those systems using both sand and disk filters. The systems using the aerator treatment followed by sedimentation tank presented a high reduction in iron content after the sedimentation tank in relation to the values found for collection. The values of the iron contents found at the line end in some systems were higher than the ones found after the sedimentation tank, which may be explained by the position of the suction pipeline at the tank bottom, when suctioning the deposited iron, therefore increasing its concentration along the line. The values of the distribution uniformity coefficients (CUD) were considered as excellent for two systems, as good for four systems, and reasonable for three systems, good; and three reasonable systems. At the second stage, four similar irrigation systems were installed, by using five dripper models (from G1 to G5) with eight 25 m-long lateral lines for each model, and half of them provided with a drainage valve. System 1 was supplied with water containing a total iron content lower than 0.1 mg L -1 , and was subjected to treatment T 1 (common filtration with disk filter). The systems 2, 3 and 4 were supplied with water containing a total iron content higher than 2.0 mg L -1 and were subjected to the treatments T 2 (common filtration with disk filter),T 3 (common filtration with disk filter associated to the aeration and settling processes and T 4 (common filtration with disk filter associated to the chlorination, aeration and settling processes). The systems operated for 300 hours and were appraised at the beginning of their functioning and every 50 hours. At the first evaluation, the flow rate from eight drippers were collected in each line for CUD calculation; all models presented CUD values above 90%. At the last evaluation, the CUD values for treatment T 1 were 84.0, 82.8 and 87.7% for models G1, G3 and G5, respectively, and the observed partial cloggings were caused by algae. In treatment T 2 , the models G1, G3 and G5 presented CUD values of 0.0, 33.2 and 54.0%, respectively, due to the clogging provoked by high content of the total iron associated to the iron bacteria. In Treatment T 3 , the models G1 and G3 also presented reductions in CUD, from which the values were 53.6 and 76.2%, respectively, due to the clogging caused by high total iron content. The lowest reduction in CUD values of the treatment 3, compared to the ones of the treatment 2, may be attributed to the use of aerator and settling tank. The models G2 and G4 presented no clogging problems for any treatment. In Treatment 4, the application of 0.5 mg L- 1 free chlorine on the line ends, together with the aeration and settling processes, were efficient to Since the single use of the 120-mesh disk filters was not efficient to reduce the cloggings in the drippers, other preventive measures are recommended. The continuous treatment with 0.5 mg L -1 free chlorine at in the line ends will diminish the clogging risks caused by the precipitation of iron, besides inhibiting the iron bacteria growth. The economic viability of the continuous application of chlorine should be evaluated, as well as the possibility to use a cheaper and safe source of chlorine.