Leitos de secagem

A desidratação de lodo em leitos de secagem é um método bastante difundido no Brasil, tendo sido uma das primeiras técnicas usadas para a separação de sólido-líquido do lodo. Seu custo de implantação é menor comparado aos processos mecanizados, porém uma de suas principais desvantagens desse método é a quantidade de área requerida para se fazer o desaguamento (FIGURA 2.8) (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001).

Este processo se destaca por sua simplicidade de operação e manutenção, porém, além da umidade inicial do lodo, inúmeros fatores climáticos como precipitação, insolação e ventos podem interferir no ciclo de secagem, diferenciando-o nas diferentes regiões do país (van HAANDEL e LETTINGA, 1994;

CHERUBINI, 2002). Apesar disso este processo é bastante atrativo, mesmo para as regiões temperadas do Sul, onde as condições climáticas não são tão favoráveis quanto no Norte e Nordeste do país.

Geralmente projetados e construídos em forma de tanques retangulares, os leitos de secagem são unidades de tratamento, que têm por objetivo desidratar, por meios naturais, o lodo digerido (JORDÃO e PESSOA, 1995; AISSE e ANDREOLI, 1999). No interior do tanque são acrescentados areia e brita, seu interior é dividido em três segmentos: soleira drenante, camada suporte e sistema de drenagem (van HAANDEL e LETTINGA, 1994).

A soleira drenante, de aproximadamente 0,5 m de profundidade, permite que o líquido presente no lodo infiltre por camadas sucessivas de areia e pedregulho com diferentes granulometrias. A camada suporte é formada por tijolos recozidos, permitindo uma melhor distribuição do lodo e impedindo o entupimento dos poros da superfície da soleira drenante. O sistema de drenagem é composto por tubos

assentados com juntas abertas, colocados no fundo do tanque, e que recolhem todo o líquido percolado no leito (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001). A digestão confere ao lodo uma densidade menor que a unitária, tendendo à flutuação do material digerido durante o processo de secagem. Seu acúmulo na superfície permite o desprendimento do líquido intersticial pela parte inferior. A malha de drenagem prevista na parte inferior do sistema permite a retirada e afastamento desse líquido (AISSE e ANDREOLI, 1999). O líquido drenado coletado deverá retornar à entrada da ETE e ao lodo seco deve ser dada a disposição adequada (BRASIL, 2011).

A percolação e a evaporação são dois processos fundamentais para definir a produtividade de leitos de secagem. Na percolação, a água é drenada através da camada de lodo para o leito de areia até que toda água livre seja retirada.

Os leitos podem ser instalados ao ar livre ou cobertos para proteção contra a influência das chuvas e das geadas. A secagem é realizada em batelada, com o rodízio de vários leitos.

Van Haandel e Lettinga (1994) definiram como produtividade a razão entre a carga de lodo aplicada (em termos de SST) e o tempo total de um ciclo de secagem (P = Cs/Tt) para uma umidade final desejada. A partir disso, o tempo total de um ciclo de secagem é a soma dos tempos necessários para encher o leito com lodo, secar o lodo até a umidade desejada e remover o lodo seco. O tempo necessário para um ciclo de secagem do lodo num leito é composto por quatro períodos diferentes (AISSE e ANDREOLI, 1999), como segue:

Tt = T1 + T2+ T3 + T4 (dias) Onde:

T1 = Tempo para preparação do leito e descarga do lodo;

T2= Tempo de percolação;

T3 = Tempo de evaporação para se atingir a fração desejada de sólidos;

T4 = Tempo para remoção dos sólidos secos.

Os períodos T1 e T4 dependem essencialmente de fatores relacionados com a gerência do leito.

São operados em regime de batelada, sendo necessária a remoção do lodo seco, antes da aplicação de cada nova batelada para o bom funcionamento do leito.

Inicialmente, a percolação é o processo que mais contribui na remoção da água, entretanto só é viável até que o lodo atinja o teor de sólidos de aproximadamente

20% (AISSE et al., 1999), prevalecendo a partir daí o processo de evaporação para a continuidade da remoção da umidade (BUENO, 2000). Após a saída do reator UASB, o lodo após ser desaguado em leitos de secagem, apresenta umidade final de 30 a 40% (ANDREOLI et al., 1998). O material seco é retirado do local manualmente através de pás ou retroescavadeira (BUENO, 2000).

Na

FIGURA 2.8, encontra-se um desenho esquemático de um leito de secagem.

FIGURA 2.7 – PERFIL ESQUEMÁTICO DE UM LEITO DE SECAGEM FONTE: Aisse (2000) citando Sanepar

A qualidade do lodo no leito de secagem é considerada muito boa quando comparada a outros métodos de secagem. Além da possibilidade de se obter um produto com menor umidade, com teores menores do que 50% (van HAANDEL, 1999), a qualidade higiênica do lodo é melhor do que outros métodos de desidratação (GONÇALVES et al., 2001).

FIGURA 2.8 – VISTA GERAL DE LEITO DE SECAGEM CONVENCIONAL FONTE: O autor (2013)

Existem várias formas de associar desaguamento e higienização do lodo, porém o uso de leitos de secagem já é uma tecnologia difundida, principalmente em estações de pequeno porte, aliando eficiência e baixo custo.

Inúmeros fatores climáticos como precipitação, insolação e ventos podem interferir no ciclo de secagem, diferenciando-o nas diferentes regiões do país (van HAANDEL e LETTINGA, 1994; CHERUBINI, 2002).

Ramaldes et al. (2001) geraram um gráfico (FIGURA 2.9) onde estão representados dados obtidos por eles e por pesquisadores em diversas regiões do país, AISSE e ANDREOLI (1998) – RM de Curitiba/PR, LIMA et al. (1999) – Vitória/ES, Catunda et al. (1998) – Campina Grande/PB, Além Sobrinho (1996) – São Paulo/SP e Daltro et al. (1994) – Aracajú/SE, representando a relação entre a taxa de aplicação e o tempo necessário para obtenção de diferentes umidades, a partir de estudos em escala real e de laboratório sobre o desempenho de leitos de secagem na desidratação de lodos.

FIGURA 2.9 – RELAÇÃO ENTRE A TAXA DE APLICAÇÃO E O TEMPO NECESSÁRIO PARA OBTENÇÃO DE DIFERENTES UMIDADES UTILIZANDO DADOS DE DIFERENTES PESQUISADORES

FONTE: Ramaldes et al. (2001)

As curvas apresentadas demonstram que apesar das diferenças climáticas entre as regiões brasileiras e da utilização de leito de secagem em escala real e piloto, é possível estabelecer uma boa relação entre o teor de umidade final, o tempo requerido para atingir tal teor de umidade e a taxa de aplicação adotada, mesmo com diferentes tipos de lodo.

Almeida et al. 2006, visando avaliar a eficiência dos processos químico e térmico na higienização do lodo de esgoto, em estudo no Paraná, utilizaram lodo oriundo de reator UASB, que permaneceu três meses em leitos de secagem para desaguamento. Após o desaguamento em leito, a densidade de coliformes termotolerantes observada foi de 1,3 x 10⁷ NMP.

Uma pesquisa desenvolvida por Barros et al. (2005) indicou que o pH do lodo é reduzido com o desaguamento. Os autores sugerem que isso pode estar relacionado com fatores ambientais relativos à exposição dos lodos nos leitos de secagem. No processo de secagem, ocorre a decomposição da matéria orgânica, sendo formados os ácidos orgânicos e liberados os cátions (K, Ca, Na, Mg). Houve

aumento na condutividade elétrica e nos sólidos totais fixos e, por conseguinte, redução dos sólidos totais voláteis. O ciclo do leito de secagem foi de 20 dias em temperaturas ambientes de 24 ºC a 36 ºC. Com relação aos nutrientes, com o desaguamento houve perda de potássio e nitrogênio, relacionada com a perda de água e aumento dos teores de sulfato e fósforo.

Correia (2015) realizou a caracterização de indicadores microbiológicos do lodo gerado na ETE Contorno, no município de Feira de Santana, Bahia, tratado por lodos ativados. O desague do lodo em leito de secagem ocorreu por 3 meses, atingindo um teor de sólidos totais de 90%. Após esse período, foi observada ausência de ovos viáveis de helmintos e densidade de coliformes termotolerantes de 2,32 x 10⁵ NMP/g ST. Cherubini et al. (2002) desenvolveram pesquisa sobre a secagem e higienização do lodo anaeróbio em leitos de secagem através da solarização. Os autores avaliaram três leitos, um convencional e dois com cobertura plástica (solarização). No leito de secagem convencional, utilizado como testemunha, inicialmente havia 17 ovos viáveis de helmintos no lodo oriundo de reator tipo RALF, sendo observado decorridos 60 dias, 8 ovos viáveis de helmintos na camada superficial do leito, enquanto na camada profunda do perfil foram encontrados 29 ovos viáveis apontando o processo de sedimentação dos ovos em leitos de secagem. A rápida sedimentação dos ovos pode funcionar como fator de proteção e permanência desses microrganismos no lodo, pois, em camadas mais profundas do leito, em condições de maior umidade, temperaturas mais amenas e proteção contra raios solares, os helmintos encontram fatores propícios à sobrevivência de suas espécies (ANDREOLI; CHERUBINI; FERREIRA, 2002).

Os autores apontam a dificuldade de coleta do lodo líquido em leitos de secagem para análises parasitológicas e a necessidade de padronização para coletas, além da criação de equipamento específico para amostragem de lodo em estado líquido nos leitos de secagem, visando a representatividade da amostra em todo o perfil, principalmente das camadas inferiores, local onde os ovos de helmintos tendem a se concentrar devido características peculiares de peso específico dos ovos das diferentes espécies, normalmente maiores que 1g/cm³.

Santos (2012) buscou caracterizar o lodo oriundo de reator UASB disposto em leito de secagem por três meses, para verificar a possibilidade de utilização deste na agricultura, no Estado da Bahia. O experimento foi realizado com células de leitos de secagem em escala-piloto, com dimensões de 1,00 x 2,00 x 1,00 m e

área superficial de 1m³ no lodo retirado de leito a 4,8 metros. Ocorreu a redução de 107 ovos viáveis de helmintos para 2,84 ovos e de 141 ovos para 0,44 ovo viável, após 90 dias em leitos de secagem, enquanto coliformes termotolerantes foram reduzidos de 10⁶ para 10⁵ e 10³ em 30 e 90 dias respectivamente no leito. A redução de Salmonella spp. foi pouco expressiva no ciclo do leito. Inicialmente a densidade da bactéria era de 1,82 x 10⁷ e após 90 dias de 1,41 x 10⁷. A autora observou, em relação à E. coli e Salmonella, taxa de sobrevivência similar ao longo do tratamento.

Com 90 dias em leito, a Salmonella reduziu 0,11 log enquanto a E. coli reduziu 0,95 log.

Souza (2012) buscou avaliar a secagem de lodo de esgoto em dois leitos de secagem em escala piloto (1,80 m²), um coberto e o outro descoberto, com altura de 30 cm de lodo, sendo revolvidos 3 vezes por semana em ciclos de 30 dias, no verão e no inverno. Ao final do ciclo, no verão, o teor de ST (%) foi de 58%, enquanto no inverno o sistema teve menor eficiência, 18% de ST. Quanto a influência da cobertura, o leito de secagem coberto apresentou melhor eficiência que o descoberto no processo de secagem do lodo no ciclo realizado no verão, enquanto que no ciclo realizado no inverno o leito aberto apresentou pequena vantagem (2%) em relação ao coberto.

2.3 PRINCIPAIS PATÓGENOS ENCONTRADOS NO LODO DE ESGOTO E