NATUREZA FRAÇÃO FORMA EXISTENCIAL MÉTODO DE SEPARAÇÃO Água Livre 70% Livre no meio Força gravitacional

(adensamento ou flotação) Água Adsorvida

e Capilar 20%

Nas partículas em suspensão e coloidais

Diferença de pressão ou adição de floculantes.

Água Celular 10% No interior das células

Possível por meios biológicos ou através de mudança do estado de agregação da água (congelamento ou evaporação). Fonte: Adaptado de van Haandel e Marais, 1999.

Quanto menor a fração de água presente no lodo, menor será a eficiência energética e maior se torna o custo inerente ao processo de desaguamento, pois a água adsorvida e a intercelular necessitam de forças acima do que os processos mecânicos diretos podem disponibilizar para remover essas frações.

Mesmo com o emprego de métodos mecânicos a retirada total da água livre não é possível, necessitando, dependendo do emprego esperado do lodo, um processo mais avançado para retirar o residual de água. Visão confirmada por Kamil Salihoglu

et al. (2006) e Luboschik (1999) que relatam os processos mecânicos como

limitados para alcançar valores elevados de ST no lodo, necessitando do emprego de processos térmicos para atingir tais níveis.

3.6.4 Umidade de Equilíbrio

De acordo com David (2002), para realizar a secagem térmica de lodo biológico a umidade de equilíbrio do material deve ser considerada, evitando custos adicionais e perda de eficiência, pois a recuperação de água pelo lodo seco pode ocorrer quando o mesmo apresenta valores de umidade inferiores a umidade de equilíbrio, possibilitando a reabsorção de água presente no ar ambiente até que o material alcance o equilíbrio com a atmosfera.

Para os sólidos em temperaturas na faixa de 15 a 50°C os valores de umidade de equilíbrio são função da umidade relativa do ar

1980).

A Figura 10 mostra a umidade de equilíbrio do lodo biológico desaguado da umidade relativa do ar ambiente. Observa

lodo, para a umidade relativa de 78% do ar ambiente, o valor é ligeiramente inferior aos 10%.

Figura 10 – Curva da umidade de

Fonte: Adaptado de David, 2002.

Para os sólidos em temperaturas na faixa de 15 a 50°C os valores de umidade de equilíbrio são função da umidade relativa do ar ambiente (PERRY

A Figura 10 mostra a umidade de equilíbrio do lodo biológico desaguado

da umidade relativa do ar ambiente. Observa-se que a umidade de equilíbrio do lodo, para a umidade relativa de 78% do ar ambiente, o valor é ligeiramente inferior

a umidade de equilíbrio de diversos materiais em função da umidade relativa do ar ambiente.

David, 2002.

Para os sólidos em temperaturas na faixa de 15 a 50°C os valores de umidade de (PERRY e CHILTON,

A Figura 10 mostra a umidade de equilíbrio do lodo biológico desaguado em função se que a umidade de equilíbrio do lodo, para a umidade relativa de 78% do ar ambiente, o valor é ligeiramente inferior

3.6.5 Tipos de Tratamento de Lodo

Diversos tipos de tratamento podem ser realizados com o lodo, variando, principalmente, em função do tipo de lodo e da destinação desejada ao mesmo. Lobato (2011) afirma que os processos para retirar água do lodo podem ser classificados em mecanizados e naturais. O primeiro permite o processamento de grandes quantidades de lodo numa pequena área, enquanto o segundo requer grandes extensões e apresenta variações de eficiência pelas condições climáticas. Tchobanoglous, Burton e Stensel (2003) relatam que a maioria dos processos para o tratamento de lodo ocorre por meio dos mecanismos de estabilização química, espessamento, digestão, compostagem, desidratação, secagem térmica e incineração.

Entre os processos citados a secagem térmica apresenta um grande potencial para a redução da massa de lodo na ordem de 70 a 80%, minimizando os custos com o transporte e destinação final do material. A secagem térmica é caracterizada pela evaporação da água para um meio não saturado como o ar ambiente com umidade relativa inferior a saturação, podendo resultar em teores de ST no lodo de 90 a 95% (BENNAMOUN et al., 2013; MACHADO, 2011; HAANDEL, 2009; DAVID, 2002). Werle e Wilk (2010) afirmam que o tratamento térmico é uma alternativa promissora para o tratamento de lodos. Portanto, os secadores mecanizados merecem relevante destaque dentro dos processos de secagem térmica e, por esse motivo, serão tratados ao longo dos próximos subtópicos com maior profundidade.

3.7 SECADORES MECÂNICOS DE LODO

Os secadores mecânicos de lodo são equipamentos que podem processar significativas quantidades com elevada taxa, gerando biossólidos com baixos teores de água e higienizados, adequados para o uso agrícola.

De acordo com David e Tsutiya (2001) a secagem térmica em equipamentos mecanizados é realizada em altas temperaturas, por esse motivo é empregado combustíveis como óleo, carvão, biomassa, gás liquefeito de petróleo, além do próprio biogás gerado em determinados tipos de tratamento de resíduos, para produzir, por meio da combustão, a energia térmica necessária para secar o lodo.

Sendo o gasto com combustíveis, em virtude da elevada demanda de energia do processo, um dos principais motivos que tornam a secagem térmica de lodo em secadores mecanizados de elevado custo financeiro.

David e Tsutiya (2001) ainda estudaram um secador de soleiras múltiplas instalado na ETE São Miguel, São Paulo, que opera com temperaturas variando entre 280°C na entrada e 230°C na saída. Enquanto Maldonado, Finzer e Lima Verde (2009) operaram um secador rotativo com temperatura média de 450°C na câmera de combustão e 135°C na saída do equipamento de secagem. Ambos demonstram como a energia é vital e inerente neste tipo de processo, pois o aquecimento do lodo úmido da temperatura ambiente até os valores mencionados geram significativas demandas por energia térmica e, por conseqüência, combustíveis.

A temperatura e a velocidade do ar, além do teor de água no ar e no lodo são os principais fatores que influenciam a secagem e higienização, tornando-se um dos principais parâmetros para controlar o processo de secagem térmica. Independente se o processo de secagem é natural, por exemplo os leitos de secagem com energia oriunda da radiação solar, ou forçada, a queima de combustíveis representa a fonte de energia, a necessidade do processo é que seja gerado energia térmica suficiente para a água alcançar o ponto latente de evaporação, passando do estado líquido para o de vapor d’água (HUANG, CHEN E JIA, 2015; COTA-ESPERICUETA e PONCE-CORRAL, 2008; HAMMER, 1979).

Para evaporar 1 kg de água presente no lodo, em condições idéias, é necessário 2.744 kJ de energia térmica, mas que esse valor pode aumentar em até 100%, dependendo do tipo de processo, lodo e equipamento utilizado (ANDREOLI, 2001). Valor próximo e coerente aos 2.600 kJ que foram descritos por Van Haandel (2009) para secar 1 kg de água presente em lodo desidratado com 20% de sólidos totais. e 80% de umidade.

O aumento de 100% da energia térmica para evaporar água presente no lodo que foi mencionado é ocasionado pelas perdas energéticas que são provenientes das fugas de energia e irreversibilidades, ambas inerentes ao processo termodinâmico real.

3.7.1 Classificação dos Secadores Mecânicos de Lodo

Segundo Tchobanoglous, Burton e Stensel (2003) existem diversos tipos de secadores mecânicos, sendo classificados em diretos, indiretos, infravermelho ou combinados, sendo o ultimo a combinação simultânea entre duas ou três classes. A classificação é obtida em função do princípio do método de transferência de calor, podendo ser por Convecção, Condução ou Radiação. O Quadro 3 apresenta a classificação de forma didática e inter-relacionada com o método e a transferência de calor.

Quadro 3 – Classificação dos secadores mecânicos pelo método utilizado.