Condicionamento de lodos

Os lodos são condicionados para melhorar as suas características de desaguamento. Para sistemas de desaguamento específicos, como centrifugação, prensas desaguadoras por correias, prensas rotativas, extrusoras e filtros prensa, os lodos devem ser condicionados quimicamente. No condicionamento químico, são utilizados compostos inorgânicos e polímeros solúveis em água, ou uma combinação dos dois.

O condicionamento é um processo composto por uma etapa de coagulação seguida de outra de floculação. A coagulação tem por objetivo desestabilizar as partículas por meio da diminuição das forças eletrostáticas de repulsão entre elas. Isto ocorre por intermédio da compressão da dupla camada elétrica que envolve superficialmente cada partícula, facilitando sua aproximação. A floculação permite a aglomeração dos colóides e dos sólidos finos por meio de baixos gradientes de agitação (ANDREOLI et al., 2001).

O tipo de condicionamento dos lodos influencia diretamente a eficiência dos processos de desidratação. Por isso, a seleção de um determinado processo deve se basear em critérios de custos de capital, operação e manutenção do sistema como um todo. Custos relativos ao impacto da recirculação do sobrenadante nas outras etapas que compõem a planta, na qualidade do efluente e nas emissões atmosféricas, devem ser integrados à análise (ANDREOLI et al., 2001) .

Os principais coagulantes utilizados são os sais metálicos, a cal e os polímeros orgânicos (polieletrólitos). Os coagulantes inorgânicos mais comuns são o sulfato de alumínio, o cloreto férrico, o sulfato ferroso, o sulfato férrico e a cal virgem/hidratada. Dentre esses, os mais utilizados são o cloreto férrico e a cal. Os coagulantes como os sais metálicos e a cal são utilizados principalmente nos casos em que a desidratação é realizada por filtração a vácuo ou por pressão (GONÇALVES et al., 2001).

3.4.2.1 Condicionamento com cloreto férrico

A utilização de cloreto férrico para condicionamento de lodos geralmente é realizada em associação com a cal, sendo esta adicionada posteriormente. O cloreto férrico é hidrolisado, formando complexos de ferro com cargas positivas que neutralizam as cargas de superfície negativas dos sólidos do lodo, proporcionando sua agregação. (ANDREOLI et al., 2001). O cloreto férrico também reage com a alcalinidade de bicarbonatos do lodo, formando

hidróxidos que atuam como floculantes. As soluções de cloreto férrico geralmente são empregadas nas concentrações recebidas do fornecedor (30% a 40%), porque a diluição pode resultar em hidrólise e precipitação de hidróxido férrico (GONÇALVES e LUDUVICE, 2000).

Outro aspecto importante relacionado ao uso de cloreto férrico é a corrosividade desse produto. Materiais resistentes à corrosão devem ser especificados, tais como epóxi, borracha, cerâmica, PVC e vinil. Dessa forma, equipamentos de proteção individual devem ser utilizados durante a manipulação do produto (GONÇALVES e LUDUVICE, 2000).

3.4.2.2 Condicionamento com cal

A cal hidratada geralmente é utilizada com o cloreto férrico. Embora a cal tenha pouco efeito sobre a desidratação de colóides, seu uso no condicionamento busca, principalmente, o controle do pH e de odores e a desinfecção dos lodos. O carbonato de cálcio resultante da reação da cal com bicarbonatos consiste em uma estrutura granular que aumenta a porosidade do lodo e reduz sua compressibilidade (RAMALDES et al., 2002).

A cal é encontrada no mercado sob duas formas secas: cal virgem (CaO) e cal hidratada [Ca(OH)2]. A cal virgem deve, inicialmente, ser extinta com água, o que resulta em sua conversão para cal hidratada antes de sua aplicação ao lodo, que é bem mais fácil de ser utilizada, uma vez que não requer extinção e mistura-se facilmente com a água (com baixa produção de calor), não necessitando de condições especiais de estocagem (GONÇALVES e LUDUVICE, 2000). Entretanto, ela é mais cara e menos disponível do que a cal virgem e, por isso, a aquisição de cal virgem para extinção in loco normalmente é a prática mais comum em plantas com demanda de cal superior a uma ou duas toneladas por dia (GONÇALVES e LUDUVICE, 2000).

3.4.2.3 Polímeros orgânicos

Os polímeros, ou polieletrólitos, são compostos orgânicos sintéticos de alto peso molecular que podem ser usados como coagulantes ou auxiliares de floculação. Dependendo da carga superficial predominante, os polímeros são classificados em catiônicos, aniônicos e não-iônicos (FONSECA, 2014).

Como normalmesnte no tratamento dos esgotos os sólidos apresentam cargas negativas, os polímeros mais utilizados são justamente os de carga oposta, ou seja, catiônicos, o que limita em muito o uso de polímeros aniônicos. Esses polímeros têm sido utilizados para lodos primários com adição de cloreto férrico, a fim de aumentar a sedimentabilidade destes (GONCALVES e LUDUVICE, 2000).

Os polímeros foram originalmente utilizados para condicionar lodos e facilitar a desidratação de misturas de lodos primários com secundários, por intermédio de filtros a vácuo e centrífugas. Melhorias na eficiência dos polímeros resultaram em sua utilização em todos os tipos de processos de desidratação (FERREIRA et al., 2012).

Eles são encontrados no mercado sob a forma de pó ou na forma líquida. Devido à sua elevada concentração, os polieletrólitos devem ser submetidos à diluição com água antes de serem utilizados. A forma líquida é a melhor para diluir, mas o seu custo é elevado e o frete também torna-se oneroso (LIMA et al., 2001).

Em conformidade com Gonçalves e Luduvice (2001), os polímeros apresentam diversas vantagens em relação aos condicionadores inorgânicos, podendo-se destacar:

 O acréscimo na massa de lodo produzida é pequeno. Condicionadores químicos inorgânicos normalmente aumentam a massa produzida de 15% a 30%;

 Polímeros não reduzem a aptidão à combustão do lodo desidratado, caso este seja utilizado como combustível para incineração. É uma solução de possível adoção pela ETE Serraria, em Porto Alegre/RS;

 As operações de manuseio de polímeros são mais limpas e seguras;

 Os polímeros reduzem problemas de operação e manutenção.

A poliacrilamida (PAM) catiônica é o material-base da maioria dos polímeros utilizados comercialmente para o condicionamento de lodos (APHA, AWWA,WEF, 2012). Esses polímeros, quando se dissociam, liberam ânions, como o cloreto, tornando-se carregados positivamente. Esse material de cadeia longa flocula os sólidos suspensos e o material presente no lodo, melhorando as características de separação entre sólido e líquido, razão pela qual os polímeros são chamados de floculantes.