TRATAMENTO DE LODOS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Muitos não sabem, mas produzir água potável gera resíduos, mesmo a água sendo de fonte natural, sempre trás material carreado e precisa ser tratada. veja como:

1 Introdução

A indústria da água de abastecimento, quando utiliza o tratamento completo ou convencional (coagulação, floculação, decantação e filtração), transforma água inadequada para o consumo humano em um produto que esteja em acordo com o padrão de potabilidade, utilizando, para isso, processos e operações com a introdução de produtos químicos, gerando resíduos. Estes têm origem nos decantadores, na lavagem dos filtros e na lavagem dos tanques de preparação de soluções e suspensões de produtos químicos.

O lodo de ETA é composto por hidróxidos de alumínio, partículas inorgânicas como argila e areia, colóides de cor e microorganismos, incluindo plâncton e outros materiais, orgânicos e inorgânicos, removidos da água que está sendo tratada.

 A quantidade de lodo produzido em uma ETA depende de fatores como partículas presentes na água bruta, que conferem turbidez e cor à mesma; concentração de produtos químicos aplicados ao tratamento; tempo de permanência do lodo nos tanques; forma de limpeza dos mesmos; eficiência da sedimentação; entre outros.

Análises dos lodos das ETAs de São Carlos-SP e Piracicaba-SP confirmaram a alta concentração de metais como o alumínio e ferro. A toxicidade do alumínio tem sido pouco estudada nos meios científicos, apesar de já se possuírem dados que demonstram algumas preocupações quanto às ações deste elemento. Experiências realizadas com trutas levaram à conclusão de que o alumínio, em dosagens que variam de 0,2 a 0,5 mg/L, causavam a morte dessa espécie de peixe.

Hall et al promoveram estudos, adicionando alumínio em pequenos rios e efetuando o monitoramento biológico. Esse aumento de concentração de alumínio provocou alterações físicas, químicas e biológicas nessas águas. Observou-se que as comunidades macrobentônicas sofreram variações em sua estrutura, distribuição, abundância e diversidade. Houve redução da tensão superficial, provocando a alteração na biota aquática.

Davison et al  detectou que pacientes submetidos à diálise sofriam de demência quando a água utilizada possuía concentração de alumínio acima de 0,08 mg/L.

Para Thomas M. Redictit, o alumínio tem uma importância crítica em doenças cardiovasculares, como a coagulação cardiovascular. Há ainda fortes suspeitas de que altas concentrações de alumínio podem estar diretamente relacionadas ao mal de Alzheimer.

Estudos em 186 ETAs mostraram que a concentração de alumínio na água de abastecimento pode aumentar com a utilização do sulfato de alumínio como coagulante.

Análises realizadas em cursos d´águas, antes e após o lançamento dos resíduos (lodo), contatam um aumento de cerca de 100 vezes na concentração de sólidos totais (ST) e na BQO, além de forte elevação da cor e da concentração de sólidos sedimentáveis.

A Organização Mundial da Saúde (OMS), bem como a portaria nº 36/MS do Ministério da Saúde estabelecem o valor máximo permitido de alumínio em 0,2 mg/L para águas potáveis. A Comunidade Européia e a American Water Works Association (AWWA) estabelecem um máximo de 0,05 mg/L.

 Características dos resíduos gerados nos decantadores da ETA de São Carlos-SP. Vazão de 500 L/s – Coagulante utilizado: sulfato de alumínio.

PH                                            - 6,4

DQO                                        - 5.600 mg/L

Sólidos Totais (ST)                  - 30.275 mg/L

Sólidos Totais Fixos (STF)      - 22.324 mg/L

Sólidos Totais Voláteis (STV) - 7.950 mg/L

Sólidos Totais Suspensos       - 27.891 mg/L

Nitrogênio total (NTK)             - 280 mg/L

P – PO4                                  - 97,8 mg/L

Levando-se em consideração a legislação brasileira pode-se observar que as concentrações destes despejos provocam degradação da qualidade ambiental, afetando condições estéticas e lançando materiais em desacordo com os padrões.

Para a redução de volume, tratamento e disposição dos lodos de ETAs têm sido utilizados alguns métodos tradicionais já consolidados para resíduos de estações de tratamento de esgotos. A água livre do lodo deve ser removida de forma rápida para que o tempo de operação seja mínimo. Os sólidos resultantes podem ser dispostos em aterros ou utilizados em sistemas de codisposição com matrizes de cimento ou entulhos.

A redução do volume dos rejeitos das ETAs pode ser realizado com a remoção da água livre nos interstícios dos sólidos. Vários podem ser os métodos de remoção de água, podendo ser citados:

2 Pré-tratamentos

2.1 Adensamento

O adensamento tem por finalidade remover o máximo de água possível antes da desidratação final do lodo.  Pode ser um processo contínuo, como é o caso do adensamento por gravidade geralmente aplicada em instalações menores, ou pode ser através do processo de batelada.

No processo contínuo, o lodo entra próximo ao centro através de um sistema defletor no tanque de adensamento. O lodo flui para baixo formando um manto de lodo e tornando perceptível a superfície de separação da água clarificada que é retirada na periferia do tanque. O lodo por sua vez, é movido mecanicamente através de um raspador para um poço de descarga.

No adensamento por batelada o lodo é conduzido até um tanque e deixado decantar por algumas horas, assim o sobrenadante pode ser removido em função da deposição do lodo adensado no fundo do tanque. Após, nova carga de lodo á adicionada ao tanque reiniciando o processo. Geralmente os adensadores por batelada possuem o fundo em forma de tronco de pirâmide ou cone invertido para facilitar a retirada do lodo adensado.

Pode-se aplicar também o adensamento por flotação, onde as substâncias sólidas presentes no processo, com densidade menor que a do líquido de suspensão, flutuam sobre a superfície do mesmo. Fazem-se as partículas sólidas flutuarem em função da inserção de microbolhas que aderem as partículas, diminuindo sua densidade. A obtenção das microbolhas é conseguida através da recirculação, sob pressão, de uma pequena quantidade da água clarificada, saturada com ar através de um compressor. Ao entrar no tanque, esta água tem sua pressão diminuída bruscamente, liberando uma grande quantidade de bolhas de ar.

A eficiência deste processo está diretamente relacionado à quantidade e ao tamanho das microbolhas formadas.

3 Sistemas Naturais

3.1 Leitos de secagem

O método de leitos de secagem é utilizado para remoção de água de rejeitos de diversos tipos de tratamento de águas residuárias e de abastecimento desde o inicio do século XX, sem mudanças consideráveis em sua estrutura física. As evoluções ocorridas neste sistema foram leitos de secagem a vácuo, leitos de secagem de tela em cunha, leitos tradicionais e leitos pavimentados.

O tempo de remoção de água dos lodos é fator fundamental a ser atingindo na operação de remoção da água. Nos processos tradicionais de leitos de secagem, em que o meio filtrante é constituído por areia de granulometria específica, apoiada sobre camada suporte de brita, o tempo de remoção de água constitui-se na somatória do tempo de drenagem e de evaporação da água.

Dessa forma, Cordeiro (1993,2000) estudou a possibilidade de modificação dessa estrutura e observou que a colocação de manta de geotêxtil sobre a camada filtrante do leito, proporcionava a remoção mais efetiva da água livre dos lodos, mesmo utilizando areia de construção com espessura de 10 e 5 cm, como meio filtrante. Os estudos evoluíram e, no PROSAB 2, a areia foi removida e o leito foi constituído por uma camada de brita 01 a 5 cm e, sobre esta, manta geotêxtil, o tempo de drenagem da água livre diminuiu bruscamente.

3.2 Lagoas de lodos

As lagoas, normalmente mais profundas que os leitos de secagem, apresentam custo superior, porém com uma capacidade volumétrica maior. Seu tamanho e forma são variáveis com a topografia do local, procurando-se sempre minimizar o movimento de terra, sendo sempre recomendável à construção de um maior número de unidades, com o objetivo de aumentar a flexibilidade operacional, do que a construção de uma única grande unidade.

A desidratação ocorre em três fases: drenagem, evaporação e transpiração. O projeto de lagoas de lodos inclui: sistema de tubulação de entrada de lodo e saída do decantado, sistema de bombeamento e equipamentos para a remoção mecânica de lodo.

 Recomenda-se que a profundidade das lagoas varie de 0,7 a 1,4 m, apesar de existirem lagoas que atinjam 3,o m de profundidade. O sobrenadante decantado pode ser removido continuamente ou de forma intermitente, podendo retornar ao sistema de tratamento. O tempo para desidratação pode variar bastante, principalmente quando são consideradas as condições climáticas.

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4 Sistemas mecânicos

4.1 Filtro-prensa

É um equipamento capaz de produzir uma torta com elevado teor de sólidos adequada a direta disposição em aterros sanitários. Estes equipamentos trabalham comumente por batelada, apesar de existirem unidades de regime contínuo. São formados normalmente por uma série de placas paralelas e dispostas umas ao lado da outra formando câmaras que serão preenchidas com lodo proveniente de bombas de deslocamento positivo. O meio filtrante, instalado entre as paredes internas das placas será responsável pela retenção dos sólidos, deixando passar o filtrado através de canais cortados na superfície das placas.

Para auxiliar o sistema na filtragem e formação da torta no filtro, muitas vezes há a necessidade de condicionar o lodo com substâncias como a cal, cimento ou cinza que promoverão a redução do coeficiente de compressibilidade do mesmo, resultando no aumento do teor de sólidos da torta.

 A escolha da tela filtrante deve ser efetuada com bastante cuidado, a fim de evitar que haja aderência de material na placa. A limpeza das telas de filtragem deve ser efetuada periodicamente para remoção de material acumulado através de jatos de água à alta pressão.

4.2 Prensa desaguadora

Da mesma forma que o filtro prensa, a prensa desaguadora permite que os resíduos provenientes do processo possam ser depositados diretamente nos aterros. A prensa recebe o lodo condicionado quimicamente transportando-o sobre uma tela que tem a função de filtro do sistema. Num primeiro estágio ocorre a drenagem da água liberada pelo condicionamento químico através da porosidade da tela. Em seguida o lodo passa por uma cunha formada por duas telas sobrepostas tencionadas por sistemas de rolos expelindo a água por compressão.

Neste estágio a pressão de compressão, relativamente baixa, forma um tapete com o lodo, onde sem seguida, através da diminuição do diâmetro dos rolos que conduzem a tela é efetuado o aumento da pressão da mesma sobre o lodo, drenando mais água através da porosidade da tela.

A seleção da tela é um fator fundamental no funcionamento da prensa desaguadora que depende de fatores relacionados às propriedades de suspensão e objetivos de filtração da torta, podendo estas serem constituídas de algodão, poliéster, fibra de aço, teflon, etc.

A eficiência da prensa depende essencialmente das características do lodo aplicado, de seu condicionamento, do tempo de prensagem e da pressão aplicada pelas telas, bem como, do tipo e abertura da malha da tela.

4.3 Centrífugas (Decantadores centrífugos)

Uma centrífuga consta de um tambor cilíndrico com uma seção cônica convergente em uma extremidade que gira em torno de seu eixo a uma velocidade entre 300 e 4000 rpm. No interior do tambor há um transportador tipo parafuso que gira a uma velocidade ligeiramente diferente do tambor, raspando assim o lodo centrifugado para fora da máquina

A adição do lodo se dá através de um tubo concêntrico próximo a seção cônica. A força centrífuga gerada faz com que os sólidos se depositem nas paredes do tambor, sendo estes transportados pela rosca sem fim para a seção cônica e removidos da câmara de separação enquanto que o líquido clarificado é removido no outra extremidade da câmara. As características da água e do lodo retirado estão diretamente ligados ao diferencial de velocidade entre o tambor e o parafuso que varia entre 2 e 20 rpm.

O princípio básico de funcionamento é o mesmo que de um adensador por gravidade. Porém, no caso do adensador, é a aceleração da gravidade que gera a força necessária a sedimentação, enquanto que na centrífuga, a força radial gerada se torna de 500 a 4000 vezes superior à força gravitacional.

4.4 Filtros a vácuo

Consiste em tambores rotativos suspensos horizontalmente em recipientes que contém o lodo. A superfície do tambor é dividida em setores que servem de suporte para o meio filtrante. A pressão negativa (sucção) é aplicada em cada setor por meio de tubos internos e a superfície do tambor é envolvida com o meio filtrante (manta) através do qual a água é drenada para o tambor, passando através do lodo. Os sólidos são depositados sobre a manta e removidos por raspadores para fora do sistema. Pode-se obter teor de sólidos na torta de até 40% , porém não é indicado para lodos produzidos com sulfato de alumínio devido à natureza gelatinosa dos mesmos. Neste caso é necessário o condicionamento dos lodos, com altas dosagens de polímeros.

 Este método apresenta maior custo operacional em relação aos outros, além de problemas com o meio filtrante.

5 Disposição final do lodo

As ETAs podem ser enquadradas como atividade poluidora, devido às características do lodo gerado no processo, conforme previsto na lei 6.938/81 em seu artigo 3, incisos II e III (alíneas c, d e e), inciso IV.

Entre algumas alternativas de disposição utilizadas, temos:

-Lançamento em cursos d’água:

O lançamento em rios pode ser feito em certas condições e dependendo de permissão das autoridades do meio ambiente em função das características e do volume do curso de água onde o lodo é descarregado.

-Lançamento na rede de esgotos sanitários:

Este método transfere os problemas para a estação de tratamento de esgotos.

-Aplicação ao solo:

Consiste em esparramar o lodo no solo natural ou na agricultura e está sendo considerada uma alternativa de disposição viável. O lodo pode ser aplicado na forma líquida, semi-sólida ou sólida. Os custos de transporte e a pouca aceitação pelos lavradores são os principais obstáculos para um maior desenvolvimento deste método.

-Aterro sanitário:

Devido ao custo elevado, este método é geralmente o último a ser escolhido. Os lodos provenientes das ETAs geralmente não apresentam periculosidade, podendo serem lançados em aterros próprios ou municipais.

O critério básico para escolher a alternativa de disposição é o conteúdo de sólidos, geralmente limitado como segue:

-Descarga em um curso de água: 1% a 8%

-Descarga na rede de esgotos sanitários: 1% a 8%

-Aplicação no solo: 1% a 15%

-Aterro sanitário: 15% a 25%

6 Referências básicas

RICHTER, C. A. Tratamento de lodos de estações de tratamento de água, São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2001.

ANDREOLI, C. V. (coordenador) Resíduos sólidos do saneamento: processamento, reciclagem e disposição final, Rio de Janeiro: Rima, ABES, 2001.

REALI M. A. P. (coordenador) Noções gerais de tratamento e disposição final de lodos de estações de tratamento de água, Rio de Janeiro: Rima, ABES, 1999.