1. INTRODUÇÃO
3.3 Lodo
3.3.1 REMOÇÃO DE LODO DE LAGOAS
São ainda muito escassas as experiências práticas relatadas sobre a prática e retirada de lodo das lagoas. Gonçalves (2000) classifica as técnicas de remoção de lodo como mecanizadas e não mecanizadas, com paralisação ou não do funcionamento das lagoas e sugere como alternativas para desidratação do lodo: Secagem natural na própria lagoa , Utilização de leito de secagem, Lagoas de lodo ou até mesmo a utilização de
equipamentos mecânicos. A desativação temporária de uma lagoa pode ser uma medida de operação simples, se a etapa primária de lagoas for projetada em módulos e se existe capacidade ociosa de tratamento. A paralisação de uma lagoa anaeróbia só deve acontecer com autorização do órgão ambiental (PEREIRA, 2007). Gonçalves (2000) considera ainda que havendo capacidade de suporte do solo, a utilização de máquinas para retirada do lodo propicia um tempo muito menor para se fazer esta operação. Os Quadros 1 e 2 mostram as vantagens e desvantagens das técnicas utilizadas para remoção do lodo, com a lagoa em funcionamento e as vantagens e desvantagens das técnicas utilizadas para remoção do lodo com a lagoa desativada.
Quadro -1 Vantagens e desvantagens das técnicas de remoção de lodo de lagoas de estabilização Técnicas de remoção do lodo utilizadas com a manutenção da lagoa em funcionamento
Técnicas Vantagens Desvantagens
Sistema de vácuo com caminhão limpa – fossa
Simplicidade operacional O equipamento é de fácil disponibilidade
O lodo é removido e transportado na mesma operação
Retirada do lodo com maior freqüência – requer baixos teores de ST
Remove lodo úmido devido a mistura com esgoto durante a operação
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica.
Tubulação de descarga hidráulica Simplicidade operacional Baixo custo
Entupimento no dispositivo de descarga
Descarga deve ser realizada com maior freqüência – baixos teores de ST
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de descarga
Dragagem
Possibilita a remoção quase completa do lodo
O lodo é retirado com elevada concentração de sólidos
A limpeza pode ser realizada com menor freqüência
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de retirada do lodo Custo do equipamento
Bombeamento a partir de balsa Simplicidade operacional Equipamento é de fácil disponibilidade
Retirada do lodo com maior freqüência – requer baixos teores de ST
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de retirada do lodo
Sistema robotizado
Possibilita a remoção quase completa do lodo
Lodo com altos teores de sólidos diminui o custo com transporte Permite limpeza da lagoa com menor freqüência
Custo do equipamento
Disponibilidade do equipamento
Quadro-2 Vantagens e desvantagens das técnicas de remoção de lodo de lagoas de estabilização Técnicas de remoção do lodo utilizadas com a manutenção da lagoa em funcionamento
Técnicas Vantagens Desvantagens
Sistema de vácuo com caminhão limpa – fossa
Simplicidade operacional O equipamento é de fácil disponibilidade
O lodo é removido e transportado na mesma operação
Retirada do lodo com maior freqüência – requer baixos teores de ST
Remove lodo úmido devido a mistura com esgoto durante a operação
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica.
Tubulação de descarga hidráulica Simplicidade operacional Baixo custo
Entupimento no dispositivo de descarga
Descarga deve ser realizada com maior freqüência – baixos teores de ST
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de descarga
Dragagem
Possibilita a remoção quase completa do lodo
O lodo é retirado com elevada concentração de sólidos
A limpeza pode ser realizada com menor freqüência
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de retirada do lodo Custo do equipamento
Bombeamento a partir de balsa Simplicidade operacional Equipamento é de fácil disponibilidade
Retirada do lodo com maior freqüência – requer baixos teores de ST
Lodo removido deverá exigir desidratação natural ou mecânica Dificuldades no controle da operação de retirada do lodo
Sistema robotizado
Possibilita a remoção quase completa do lodo
Lodo com altos teores de sólidos diminui o custo com transporte Permite limpeza da lagoa com menor freqüência
Custo do equipamento
Disponibilidade do equipamento
3.3.1.1 Condicionamento
Para aumentar a aptidão ao desaguamento e a captura de sólidos, lodos podem ser submetidos a uma etapa de condicionamento prévio à etapa de desaguamento.
O condicionamento neutraliza ou desestabiliza as forças químicas ou físicas atuantes nas partículas coloidais e no material particulado em suspensão imerso em meio líquido. Este processo de desestabilização permite que as partículas pequenas se juntem para formar agregados maiores, ou seja, os flocos (HAUG et al, 1992 apud MIKI,1998). Isto é obtido através da formação de espécies poliméricas – polímeros de hidróxidos metálicos – chamada de coagulação/floculação por varredura (MIKI, 1998).
O condicionamento pode ser realizado pela adição de produtos inorgânicos e, ou orgânicos, aplicados no lodo a montante da unidade de desaguamento, e seu papel é o de favorecer a agregação das partículas de sólidos e formação de flocos.
Os coagulantes inorgânicos mais comuns são: Sulfato de Alumínio, Cloreto Férrico, Cloreto Ferroso, Sulfato Ferroso, Sulfato Férrico, Cal Virgem ( CaO ) e Cal Hidratada ( Ca(OH)2 ). Os mais utilizados são a cal e o cloreto férrico. Tratando-se de
lodos digeridos provenientes de lodo misto, para desaguamento em filtro prensa, o consumo de cloreto férrico pode variar de 40 a 100 kg.t -1 de lodo MS e o consumo de cal
virgem de 110 a 300 kg.t -1 de lodo MS (GONÇALVES et al., 2001).
O Cloreto Férrico é hidrolisado na água, formando complexos de ferro e depois é transformado em precipitados, gerando agregação, além de reagir com a alcalinidade dos bicarbonatos do lodo, formando derivados dos complexos de hidróxidos de ferro que também atuam como floculantes. As soluções de cloreto férrico são empregadas nas concentrações recebidas do fornecedor, cerca de 30% a 40% (MIKI, 1998).
Após a adição do cloreto férrico pode ser introduzida a cal, objetivando principalmente o controle de pH, o controle dos odores e a higienização do lodo. A cal é
encontrada no mercado como cal virgem ou como cal hidratada. A cal virgem deve ser extinta com água antes de ser usada, convertendo-se em Ca(OH)2, operação esta que
libera muito calor. A cal hidratada não necessita desta etapa, é mais disponível no mercado, porém é mais cara que a cal virgem. Assim, a ETE, de grande porte, cujo consumo seja superior a 1 ou 2 t.dia-1, geralmente opta pela cal virgem. Para o caso da cal, também pode-se utilizar o produto com óxidos de Ca e Mg, que até podem melhorar a qualidade do produto final, se o destino for o uso agrícola.
O condicionamento químico inorgânico aumenta consideravelmente a massa de lodo a ser gerenciado na estação, pois as quantidades adicionadas de coagulantes são relativamente grandes e tornam-se parte das tortas de lodo produzidas. Apesar de estabilizar o lodo, o condicionamento químico contribui para redução do potencial de queima para incineração (GONÇALVES et al., 2001).
Os polieletrólitos ou polímeros são compostos orgânicos sintéticos de alto peso molecular que podem ser usados como coagulante ou auxiliar de floculação. Dependendo da carga superficial predominante, podem classificados como catiônicos, aniônicos, e não iônicos ou neutros. Os floculantes aniônicos com poliacrilamidas introduzem cargas negativas nas soluções aquosas, e as poliacrilamidas catiônicas introduzem cargas positivas. Os polieletrólitos catiônicos são os mais utilizados, pois a maioria dos lodos possui cargas elétricas negativas. Esses compostos químicos podem ser encontrados no mercado sob forma de pó ou líquidos. No caso dos polieletrólitos em pó, a dissolução dos polímeros requer um sistema típico, considerando o pré-umidecimento do pó e o tempo de dissolução. Neste tempo, as moléculas estendem-se e assumem um formato que lhes permite flocular o lodo (MIKI,1998).
Ramaldes et al.(2000) realizaram procedimento em centrifugação com diferentes tipos de polímeros neutro, aniônico e catiônico, e verificaram que o condicionamento com polímero neutro apresentou pouco aumento na concentração de sólidos suspensos. Com o polímero catiônico, a concentração de sólidos suspensos aumentou a partir de 400 mg de polímero por litro de lodo. Os valores de concentração de sólidos suspensos com a
utilização de polímero aniônico não apresentaram dados maiores que o valor da concentração do controle ( sem presença de polímero).
Embora a forma líquida do polímero seja melhor para diluir, seu custo é elevado, e o frete é alto. Entretanto, convém avaliar, também, o período necessário para a estocagem, sendo que pós secos podem ser estocados por vários anos, enquanto a maioria dos produtos líquidos possui períodos de estocagem entre 6 e 12 meses, devendo ser protegidos de variações muito amplas de temperatura na estocagem.
A quantidade de polieletrólito a ser utilizada depende das características do lodo e dos processos mecânicos envolvidos, podendo variar de 0,2 a 15 kg.t-1 de MS de lodo, não implicando em ganho significativo de massa e volume no lodo, como ocorre no condicionamento inorgânico (MIKI, 1998).
Outros materiais poderiam ser utilizados como condicionadores, tais como resíduos de alto forno da indústria de cimento e de cal, ricos em cálcio e potássio, porém para obter-se a mesma elevação de pH da cal, seria necessário a adição do dobro da quantidade de cal. Cinzas de incineradores e carvão pulverizado também poderiam reduzir o consumo de cloreto férrico e cal (GONÇALVES et al., 2001).
Os polímeros apresentam diversas vantagens em relação aos condicionadores inorgânicos, podendo-se citar:
• 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.
• Os polímeros reduzem problemas de operação e manutenção.
A seleção do polímero adequado requer um trabalho conjunto entre o engenheiro projetista, os fornecedores de polímero, os fornecedores dos equipamentos e os operadores da estação de tratamento. Os testes devem ser realizados no local e, se possível, com o próprio lodo a ser condicionado. Uma vez que novos tipos de polímeros continuam a ser disponibilizados, os testes de seleção de polímeros devem fazer parte de um procedimento contínuo ( Andreoli et al., 2000).
3.3.1.2 Processo De Desaguamento
O desaguamento de lodo pode ser realizado através de meios naturais ou mecanizado. Os processos naturais utilizam a evaporação e a percolação como principais mecanismos de remoção de água, o que demanda tempo de exposição do lodo às condições que resultam no desaguamento. Segundo Andreolli, Sperling & Fernandes (2001), embora sejam operacionalmente mais simples e baratos tais processos demandam de maiores áreas e volumes para instalação. Em contra partida, os processos mecanizados, baseiam-se em mecanismos, tais como: filtração, compactação ou centrifugação, os quais visam acelerar o desaguamento e tornar as unidades compactas e bem mais sofisticadas, sob o ponto de vista de operação e manutenção. Os principais processos utilizados para o desaguamento de lodos estão listados a seguir:
• Leitos de secagem;
• Lagoas de lodo;
• Centrífugas;
• Filtro a vácuo;
• Filtro prensa.
• Desaguamento em BAG (técnica adotada pela SABESP nesse trabalho)
A remoção da umidade é uma operação unitária fundamental para a redução de massa e volume do lodo em excesso à ser tratado ou descartado da Estação de Tratamento de Esgotos.
No caso de lagoas de estabilização onde o lodo já se encontra digerido e a retirada se faz normalmente após um longo período de operação da ETE (10 a 20 anos), o desaguamento tem impacto importante nos custos de transporte e destino final de lodo, já que o comportamento mecânico deste varia com o teor de sólidos. As principais razões para se realizar o desaguamento são:
• Redução do custo de transporte para o local da disposição;
• Melhora nas condições de manuseio do lodo, já que o lodo desaguado é mais facilmente transportado;
• Aumento do poder calorífico do lodo, através da redução da umidade com vistas à preparação para incineração;
• Redução do volume para disposição em aterros sanitários ou reúso na agricultura;
• Diminuição da produção de lixiviado ;