Espessamento

Segundo Dias (2004), o espessamento consiste na remoção da parte de fracção líquida das lamas e consequente diminuição de volume. O espessamento é geralmente efectuado por processos

de natureza física (Spellman, 1999) tais como acção da gravidade, (lamas primárias mais densas) ou flotação (lamas biológicas, menos densas) podendo ser processado em tanques de sedimentação, espessadores gravíticos, centrífugos ou de flotação e ainda em equipamentos de outra natureza, como digestores anaeróbios e bacias de armazenamento de lamas. O material daí resultante ainda é um fluido, designadamente lama, com teor em água de 70% a 90%, uma concentração mais elevada de sólidos, ainda que podendo ser bombeado, (European Commission, 2001).

A redução do volume, que é atingida após o espessamento, também permite diminuir de forma considerável os custos da cadeia de operações, aplicadas a seguir e nomeadamente, a menor capacidade dos tanques e outros equipamentos requeridos, a quantidade reduzida de matérias primas e subsidiárias utilizadas posteriormente, ao longo do tratamento e transporte para o destino final, justificando de forma absoluta a integração do espessamento em qualquer sistema de tratamento.

Espessamento gravítico

Actua de forma simples, separando a água da lama através da decantação num tanque, habitualmente de forma cilíndrica. Este tanque pode ser operado num regime batch em que o líquido sobrenadante é escoado ao fim de algumas horas de decantação e antes da bombagem das lamas espessadas. Em alternativa, o tanque pode ser operado em regime contínuo, com alimentação contínua de lamas e remoção contínua do sobrenadante e das lamas espessadas. Alguns tanques estão equipados com um dispositivo para efectuar a mistura lenta das lamas de modo a promover a floculação e a coagulação que melhoram a decantação acelerando deste modo o espessamento. Por vezes antes do espessamento, para promover a floculação e a coagulação, às lamas são adicionados químicos como polímeros (ver condicionamento).

O espessamento pode também ser promovido pela adição cuidadosa de um volume determinado de água ao tanque de espessamento, seguida de agitação lenta durante algumas horas. A água adicionada permite manter as condições aeróbias, ajudando na remoção de compostos orgânicos e inorgânicos solúveis que consomem grandes quantidades de produtos químicos utilizados para o condicionamento das lamas (Metcalf e Eddy, 2003). Ao mesmo tempo promove a coagulação, paradoxalmente resultando numa remoção de um volume de água superior ao volume de água adicionado de início.

Flotação por ar dissolvido

Neste processo o ar é injectado na lama afluente e mantido à uma pressão, superior à pressão atmosférica, antes das lamas serem transferidas para um tanque. O ar dissolvido é libertado imediatamente sob a forma de bolhas finas, que aderem às partículas de lama. Estas partículas, visto terem o peso específico menor que o da água, são arrastadas para a superfície de onde a lama flotante é removida (Kiely, 2001). Esta técnica também é usada para espessamento do excesso das lamas activadas. Devido à sua sedimentação lenta, este método consegue uma remoção rápida de uma quantidade maior de sólidos, constituindo uma das principais vantagens (Qasim, 1999).

Segundo o Metcalf e Eddy (1991), os factores de maior influência neste tipo de espessamento são a carga de sólidos, carga hidráulica, relação ar-sólidos e o Índice de Volume de Lamas (SVI).

Espessamento por centrifugação

É usado para espessar e desidratar lamas sendo uma versão acelerada dos processos de decantação. No tipo de centrífuga mais comum, o exemplo solid-bowl scroll, a lama é introduzida continuamente, geralmente com a adição de polímeros, sendo a centrífuga montada na horizontal e afunilada no fim (Metcalf e Eddy, 2003). A estrutura rotativa faz com que a lama se deposite na periferia do rolo interno, que roda a velocidades ligeiramente diferentes, desloca a lama para a zona afunilada na qual o sólido desidratado, tipicamente com a humidade de 78 a 82%, é descarregado na outra extremidade da centrífuga.

Este método de espessamento é mais adequado para utilização nas ETAR de grande dimensão, dado a necessidade de processamento contínuo de grandes quantidades de lamas residuais, podendo também ser empregue em estações onde o espaço é reduzido e em estações onde as lamas são difíceis de concentrar por meios convencionais (Buttz e Daigger, 1998).

Pode ser alcançado uma concentração de 3 a 6% de matéria seca, dependendo do tipo de equipamento e as características das lamas (Kiely, 2001). A técnica de tratamento por centrifugação é frequentemente associada a operação de desidratação.

Espessamento por gravidade em filtros banda

O espessamento por gravidade em filtros banda representa um desenvolvimento mais recente da técnica de espessamento e usa o mesmo princípio que a desidratação por gravidade (ver subsecção 3.3.5). O filtrado é escoado através de uma banda em movimento, entretanto os sólidos são retidos na superfície. A lama, ao permanecer na banda, é constantemente agitada e forçada a colidir com as saliências alinhadas desta superfície. A velocidade da banda é variável e pode, quando complementada pela adição do polielectrólito, garantir a obtenção do resultado desejado na percentagem do concentrado.

A porosidade da banda é normalmente diferente da utilizada para as bandas de desidratação (Kiely, 2001).

Espessamento em tambor rotativo

Este tipo de equipamento realiza um tratamento prévio antes das lamas serem enviadas para um sistema de desidratação, porém cumprindo o seu objectivo de redução do volume (Metcalf e Eddy, 2003).

O dispositivo é constituído por tambores cilíndricos, colocados horizontalmente um sobre o outro. Tipicamente o tambor superior, com paredes impermeáveis, é responsável pelo acondicionamento e agitação das lamas. O tambor (s) inferior (s), que é alimentado(s) com a lama condicionada, em mistura com polielectrólito, tem paredes semipermeáveis, permitindo devido ao

movimento rotacional do sistema, o escoamento do permeado por uma das extremidades (Kiely, 2001).

Por alguns projectos de ETAR já foi considerada e equacionada a possibilidade de integração desta operação com a desidratação, nomeadamente utilizando os filtros prensa.

O espessamento em tambor rotativo carece normalmente, em prol da eficiência, de adição de grandes quantidades de polímero, contudo, é geralmente utilizado em pequenas e médias estações de tratamento, na maioria dos casos para o tratamento de lamas activadas.