Estudo da estabilização do lodo oriundo da ETA de Taiaçupeba para utilização em reaterro de valas

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Estudo da estabilização do

lodo oriundo da ETA de

Taiaçupeba para utilização

em reaterro de valas

Prof. Dr. Rita Moura Fortes

Escola de Engenharia da

Universidade Presbiteriana Mackenzie

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EQUIPE ENVOLVIDA

SABESP:

Dante Ragazzi Pauli - ML

Marco Antonio L. Barros –MLE

Magda H. de Carvalho – MATL Nélson César Menetti – MLE Agostinho de Jesus Gonçalves Geraldes- MSS

Márcio Savóia Coelho – MAT Benemar Tarifa – MLLI

Antônio Alexandre Martincues – MLLI Emerson J. Santos – MLLI

Edson B. Arimatea-MLLI

Marcelo Mendes Santos-MLLI Fabio Benetti- Gestão d'água LENC

Alvaro Sérgio Barbosa Júnior Fabio Vaz Ribeiro

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EQUIPE ENVOLVIDA

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE: Prof. Dr. Marcel Mendes

Prof. Ms. Dante Ragazzi Pauli – FAU Prof. Dr. João Virgilio Merighi – EE

Prof. Ms. Ana Lucia da F. Bragança Pinheiro – EE Técnico Osmar Alves

Técnico José Carlos Sobrinho

Aluna Caroline Torrez Santa Maria Aluno Gustavo Fonseca

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A SABESP - Companhia de Saneamento Básico do

Estado de São Paulo está presente em 367 municípios do Estado de São Paulo, sendo responsável pelo

planejamento, construção e operação de sistemas de água, esgotos e efluentes industriais.

Suas atividades envolvem a intervenção em pavimentos, seja na construção ou manutenção de redes de

abastecimento de água ou de coleta de esgotos, resultando na solução denominada de tapa-valas. O dia-a-dia da SABESP é praticamente preenchido por

obras emergenciais de manutenção/conservação, que incluem serviços de tapa-buraco, devido a

vazamentos de água ou esgoto, com a reparação de mais de 1500 buracos por dia (mais de 550.000 por ano).

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Na ETA de Taiaçupeba, o

sistema de adensamento e desidratação do lodo, reduz o volume de lodo produzido para aproximadamente 12t de massa seca por dia. O uso desta tecnologia já

contabiliza ganhos

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O lodo nas diferentes etapas do processo

Lodo - Etapa Quantidade Teor de sólidos

Decantadores 1800 m³/dia 0,6%

Adensado 22,5 m³/h 2,0%

Desidratado 60 ton/dia 18%

Pós seco 10,8 ton/dia 50%

Todas as caracterizações efetuadas nas diferentes fases do lodo classificam o lodo de Taiaçupeba como Classe II – não inerte devido à presença de Ferro, Alumínio, Manganês e Cloretos acima do limite de referência da NBR 10.004/2004.

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Para a destinação final do lodo ainda estão sendo estudadas:

• construção de um aterro próprio em área interna da ETA (já possui Licença Prévia emitida pelo órgão

ambiental);

utilização do lodo desidratado na confecção de materiais cerâmicos entre eles tijolos e tubos cerâmicos;

• utilização do lodo desidratado na cobertura de células em aterros sanitários.

• utilização do lodo desidratado e/ou pós-seco após condicionamento, para fechamento de valas.

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Metas e Objetivos

Objetivo geral:

Estudo da estabilização de lodos oriundo da

estação de tratamento de água (ETA), buscando

sua potencial utilização em obras de reaterro de

valas.

Objetivo específico:

Verificação das potencialidades de aproveitamento

como material para ser utilizado serviços de

reparos de reaterro de valas, do lodo oriundo de

estação de tratamento de água (ETA)

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Metodologia

O procedimento metodológico a ser adotado deverá contemplar as seguintes etapas:

a) Levantamento bibliográfico a partir de material disponível. Nessa fase deve ser elaborado um relatório do estado da arte sobre o tema;

b) Seleção, a partir do levantamento bibliográfico, das

principais alternativas de estabilização, investigando-se os aspectos técnicos e ambientais, para aproveitamento do lodo seco gerado pelo tratamento de água;

c) Justificativa técnica e econômica do aproveitamento do lodo estabilizado em reaterros de valas;

d) Estudo de dosagem para estabilização do lodo gerado pelo tratamento de água de Taiaçupeba;

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Metodologia

e) Caracterização dos materiais básicos a serem empregados nas misturas;

f) Moldagem de corpos-de-prova com misturas no laboratório de Mecânica dos Solos e Pavimentação da EE UPM e LENC. Enfatiza-se que os materiais a serem empregados consistem de solos, lodo e adição de estabilizantes tais como cal e cimento;

g) Caracterização Físico-Química do Resíduo Sólido Industrial, a fim de classificá-lo quanto aos riscos potenciais à saúde e ao meio ambiente, quando da sua manipulação e disposição final (SABESP)

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Análise de sólidos

Lodo adensado

Análise Química -SABESP

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RESULTADOS

CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES QUIMICAS DO LODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA - LODO TRATADO

COM ALCALINIZANTES

Resultados das análises de Ferro e Manganês após solubilização com água deionizada e filtração com papel de filtro de “80 g” e 0,45 Micrometro. Balões 0,008 14,58 0,004 0,0832 15,70 14,94 Manganês 0,000 *(L.D.) 0,000 *(L.D.) 0,001 0,000 *(L.D.) 0,010 0,000 *(L.D.) Ferro 6 - 5% cal + lodo 5 – 3% cal + lodo 4 - 5% ciment o + lodo 3 – 3% cimento + lodo 2 1 Elemento químico

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RESULTADOS

CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES QUIMICAS DO LODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA - LODO TRATADO

COM ALCALINIZANTES

CONCLUSÃO:

AS AMOSTRAS DE LODO TRATADAS COM

MATERIAIS ALCALINIZANTES TÊM A

PROPRIEDADE DE FAZER COM QUE OS METAIS

COMO FERRO E MANGANÊS PASSEM DA FORMA

IÔNICA (SOLÚVEL EM ÁGUA) PARA A FORMA

METÁLICA (INSOLÚVEL EM ÁGUA).

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Metodologia

Caracterização física do lodo de tratamento de água estabilizado, com ensaios

realizados pela UPM e LENC de: • Ensaios de compactação mini Proctor na energia normal; • Ensaios de compactação mini MCV, perda de massa por imersão e classificação MCT ;

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Metodologia

Caracterização física do lodo de tratamento de água estabilizado, com ensaios realizados pela UPM de: • Ensaio da pastilha

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Metodologia

Caracterização física do lodo de tratamento de água estabilizado, com ensaios realizados pela LENC de:

• Determinação da capacidade de

suporte pelo ensaio mini CBR

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Metodologia

Caracterização física do lodo de tratamento de água estabilizado, com ensaios

realizados pela LENC de: • Determinação da capacidade de suporte em campo através do ensaio PD (penetração dinâmica); • Controle tecnológico em campo.

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Metodologia

h) Verificação do desempenho em campo na execução de vala-teste com utilização do lodo estabilizado e treinamento da mão de obra;

i) Elaboração de relatório final e apresentação dos resultados para a comunidade técnica através de debates a serem realizados no auditório da EE conforme praxe mensal de atividades extensionistas. Preparo e apresentação de trabalhos técnicos (papers) em congressos nacionais e internacionais.

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Trabalhos apresentados em Congressos Internacionais como palestrante:

1. FORTES, Rita Moura; MERIGHI, João Virgilio; PAULI, Dante Ragazzi;

BARROS, Marco Antonio L; de CARVALHO Magda H.; MENETTI,

Nélson César; BARBOSA Jr., Álvaro S.; RIBEIRO, Fabio Vaz; BENTO, Benicio Bibiano. 02-005 - Estudo da estabilização de lodo oriundo da estação de tratamento de água (ETA) de Taiaçupeba para utilização como material em reaterro de valas (Stabilization of sludge from water treatment plant (WTP) in Taiaçupeba to use as compacted soil). 2008 CONINFRA – CONGRESSO DE INFRA-ESTRUTURA DE

TRANSPORTES. ANDIT - Associação Nacional de Infra-estrutura de Transportes. ISSN 1983-3903. São Paulo, São Paulo, Brasil, 25 a 28 de Junho de 2008.

http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/publicacoes/02-005.pdf

Nélson César; BARBOSA Jr., Álvaro S.; RIBEIRO, Fabio Vaz; BENTO, Benicio Bibiano. Estudo do potencial de utilização do lodo seco

estabilizado oriundo de estação de tratamento de água (ETA) para utilização como material em reaterro de valas. “VII JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS DE PAVIMENTOS – DESENVOLVIMENTO E

RESPONSABILIDADE SOCIAL”. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE, FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – Portugal, CAeMD e CICCOPN. São Paulo - SP, Brasil, 4-5 de Dezembro de 2008.

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Trabalho completo aprovado enviado para Congresso

Internacional “8th International Conference on the Bearing Capacity of Roads, Railways, and Airfields”, que ocorrerá em Champaign, Illinois, USA em Junho de 2009.

Nélson César; BARBOSA Jr., Álvaro S.; RIBEIRO, Fabio Vaz; BENTO, Benicio Bibiano. “Study of dry sludge stabilization from water treatment plant (WTP) in Taiaçupeba to use as compacted soil in earthwork

ditches”. BCR2A 09 - The 8th International Conference on the Bearing Capacity of Roads, Railways, and Airfields, to be held in Champaign, Illinois, USA.

1. FORTES, Rita Moura; MERIGHI, João Virgilio; PAULI, Dante Ragazzi; BARROS, Marco Antonio L; de CARVALHO Magda H.; MENETTI, Nélson César; BARBOSA Jr., Álvaro S.; RIBEIRO, Fabio Vaz; BENTO, Benicio Bibiano. Proposta de estabilização do lodo seco oriundo de estação de

tratamento de água (ETA) de Taiaçupeba para utilização como material em reaterro de valas

Resumo aprovado enviado para Congresso Nacional – 16ª Reunião Urbana de Pavimentação – 16ª RPU - Centro de Convenções Minascentro - Belo Horizonte - 28 a 30 de abril de 2009

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Palestra apresentada na Semana de Engenharia ocorrida de 25 a 28 de agosto, na Escola de Engenharia da

Universidade Presbiteriana Mackenzie.

Nome da Palestra: “Estudo da estabilização de lodo oriundo da estação de tratamento de água (ETA) de Taiaçupeba para utilização com material em reaterro de valas”.

Local: Semana de engenharia da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie

Palestra ministrada na Semana de Engenharia da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie.

Data: 26/08/08

1. FORTES, Rita Moura; MERIGHI, João Virgilio; PAULI, Dante Ragazzi; BARROS, Marco Antonio L; de CARVALHO Magda H.; MENETTI, Nélson César; BARBOSA Jr., Álvaro S.; RIBEIRO, Fabio Vaz; BENTO, Benicio Bibiano. Proposta de estabilização do lodo seco oriundo de estação de

tratamento de água (ETA) de Taiaçupeba para utilização como material em reaterro de valas

Resumo enviado para o 51° Congresso Brasileiro do

Concreto – IBRACON 2009 Local: EXPOUnimedCuritiba -Curitiba/PR, de 05 a 10 de outubro de 2009.

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Mini CBR 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0

Lodo com 3% de cal hidratada - mistura e compactação imediata Lodo com 3% de cimento Portland -mistura e compactação imediata 45% de solo + 50% de

lodo + 5% de cal* Lodo com 5% de calhidratada - mistura e

compactação imediata

Lodo com 5% de cimento Portland -mistura e compactação

imediata

Lodo com 3% de cal hidratada - mistura e compactação imediata* Amostras M in i CBR (% ) mini CBR hm (%) mini CBR is (%)

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Expansão (%) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Lodo com 3% de cal hidratada - mistura e compactação imediata Lodo com 3% de cimento Portland -mistura e compactação imediata 45% de solo + 50% de lodo + 5% de cal*

Lodo com 5% de cal hidratada - mistura e compactação imediata Lodo com 5% de cimento Portland -mistura e compactação imediata

Lodo com 3% de cal hidratada - mistura e compactação imediata* Amostras E xp an são ( % ) Expansão (%)

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Resistência a compressão (MPa) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1 dia _{3 d}ias _{7 d}ias 28 di as idade re s ist ên ci a a co m p re ss ão ( M P a )

Lodo com 3% de cal hidratada - mistura e compactação imediata Lodo com 3% de cimento Portland - mistura e compactação imediata Lodo com 3% de cal hidratada - compactação após 3 dias de cura Lodo com 3% de cimento Portland - compactação após 3 dias de cura Lodo com 5% de cal hidratada - mistura e compactação imediata Lodo com 5% de cimento Portland - mistura e compactação imediata

(26)

Resistência a tração por compressão diametral (MPa) 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Lodo com 3% de cal hidratada -mistura e compactação imediata

Lodo com 3% de cimento Portland -mistura e compactação imediata

Lodo com 3% de cal hidratada -compactação após 3 dias de cura

Lodo com 3% de cimento Portland -compactação após 3 dias de cura

Amostra re si st ên ci a a tr aç ão p o r c o m p re ss ão d ia m et ra l ( M P a)

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CONCLUSÕES

• Lodo puro: Classe II A – Não Inerte, ou seja, o resíduo não é considerado como perigoso.

• Lodo com adição de cal hidratada: INERTE!

• Desempenho satisfatório com adição de 3% de cal hidratada ou de cimento. Os valores obtidos com a adição de 3% da cal hidratada indicam que este material poderia ser utilizado no reaterro de valas, uma vez que não agride o meio ambiente. • Índice de Capacidade de Suporte Califórnia (CBR) mínimo sem imersão de 17% no teor de umidade ótimo.

• Índice de Capacidade de Suporte Califórnia (CBR) mínimo após quatro dias de imersão de 12%, com expansão de 0,25%. Especificação da PMSP estabelece CBR com

imersão mínimo para subleito de 12% e expansão de 2,0%.

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CONCLUSÕES

A proposta de estudo de misturas com adição de cal hidratada ou cimento Portland, cura e posterior

compactação, reside na facilidade de preparação que pode ocorrer em uma usina ou no canteiro. O material seria previamente preparado, dispensando o

empreiteiro de adicionar/dosar o aglomerante na hora de aplicar, o que minoraria perdas, além de

proporcionar um maior controle tecnológico e de qualidade do material a ser utilizado no reaterro de valas.