POSSIBILIDADES DE GESTÃO INTEGRADA DO LODO DE
ESGOTO PRODUZIDO EM VÁRIAS ETEs, COM BASE NO TEOR
DE METAIS PESADOS, NUTRIENTES E VOLUME DE LODO
PRODUZIDO
Fernando Fernandes(1)
Engenheiro Civil pela UNICAMP e doutor engenheiro pelo Instituto Nacional Politécnico de Tolouse (França). Professor adjunto no Centro de Tecnologia e Urbanismo (área de saneamento) da Universidade Estadual de Londrina.
Sandra Márcia Cesário Pereira da Silva
Engenheira Civil pela Universidade Estadual de Londrina, mestre em Hidráulica e Saneamento pela EESC-USP. Doutora pela Escola Politécnica da USP. Professora adjunta no Centro de Tecnologia e Urbanismo (área de saneamento) da Universidade Estadual de Londrina.
Maria de Fátima Mezalira Bloch
Técnica Química, pesquisadora no Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR). Bolsista RHAE/CNPq - PROSAB.
Luciana Andréia Lasaro Mangieri
Engenheira química pela Universidade Federal do Paraná e mestranda em Hidráulica e Saneamento pela EESC-USP. Professora temporária no Centro de Tecnologia e Urbanismo (área de saneamento) da Universidade Estadual de Londrina.
Gisselma Aparecida Batista.
Química pela Universidade Estadual de Londrina. Mestranda em Química Ambiental pela UEM e bolsista de aperfeiçoamento CNPq - PROSAB.
Endereço(1): Universidade Estadual de Londrina - Campus Universitário- Caixa Postal
6001 - CEP: 86051-990 - Londrina - PR - Brasil - Tel: (043) 371-4455 / 371-4727 - Fax: (043) 371-4082.
RESUMO
Foi realizado a caracterização quantitativa e qualitativa do lodo gerado por reatores anaeróbios de lodo fluidizado (RALF) em 13 municípios do Norte do Paraná.
O levantamento quantitativo apontou frequência de descarga de lodo muito variável e discrepâncias entre as produções estimadas, pelo balanço de massas e as produções medidas nos leitos de secagem.
Os lodos apresentam elevado grau de estabilização, o que os tornam interessantes para a reciclagem agrícola, devido à ausência de problema de odores e de atração de insetos. Em 04 dos sistemas avaliados os níveis de Cd detectados estão acima do admissível pela Proposta Preliminar de Norma Técnica do Paraná, e em um dos sistemas o nível de Ni está acima do admissível. Em 46% dos Municípios a produção mensal de lodo é inferior a
7 m3, o que sugere operações integradas com outros sistemas maiores para o tratamento e destino final.
PALAVRAS-CHAVE: Lodo de Esgoto, Gestão, Metais Pesados. INTRODUÇÃO
A reciclagem agrícola do lodo de esgotos tem sido apontada como uma alternativa de baixo custo e ambientalmente favorável para a disposição final deste resíduo (Andreoli, et al, 1994).
O controle de metais pesados do lodo e seu conteúdo de micoorganismos patogênicos são os principais contaminantes a serem controlados na reciclagem agrícola (Fernands et al., 1998). Do ponto de vista ambiental, o teor de nutrientes é um dado importante por seu interesse agronômico, assim como para evitar doses excessivas que impliquem em lixiviação de nitratos(Fernandes et Andreoli, 1997).
Do ponto de vista da viabilidade econômica, além das características do lodo, é necessário considerar as distâncias de transporte, o teor de umidade do lodo os volumes a serem reciclados (Agence Nationale pour la Recuperation et l’elimination des dechets, 1988).
Portanto, para que a reciclagem agrícola do lodo de esgoto seja ambientalmente segura e economicamente viável, é necessário que o lodo satisfaça às condições fixadas pelas Normas de utilização e seja produzido em volume suficiente que justifique a implantação de um sistema de reciclagem agrícola.
Este trabalho analisa o teor de metais pesados e parâmetros físico-químicos do lodo de 15 estações de tratamento de esgotos da região de Londrina (Norte do Paraná), discute as produções de lodo das várias ETE’s e as possibilidades de gestão integrado destes resíduos.
MATERIAIS E MÉTODOS Lodos Utilizados
As amostras de lodo foram coletadas em cidades próximas a Londrina, como pode ser visto na tabela 1. Os lodos são originários de reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo do tipo UASB denominado RALF (Reator Anaeróbio de Lodo Fluidizado). Para determinação dos metais pesados bem como dos macro e micro nutrientes, exceto K. As amostras foram secas a 60º C, moídas e passadas em peneira de 1 mm. Cada mostra foi analisada em triplicata, sendo utilizado o procedimento de extração por digestão úmida. Foram colocados 500 mg de amostra em tubos digestores de 80 ml, adicionando-se 8 ml de mistura acida HNO3 + HClO4, na proporção de 3: 1. Os tubos foram colocados em blocos digestores e mantidos a 120º C até cessar o desprendimento do vapor castanho de NO2, após o que, aumentou-se a temperatura para 200º C até cessar o
desprendimento do vapor branco de HClO4. Após o resfriamento completou-se o volume para 25 ml com água destilada. A determinação das concentrações dos elementos foi por espectrofotometria de emissão atômica com plasma induzida (ICP).
O nitrogênio foi determinado pelo método Kjeldhal. O teor de cinzas foi determinado por processo de secagem a 103º C e posterior calcinação a 550º C em mufla durante cinco horas.
O teor de carbono foi determinado pelo método “ Black Walkley” e o de potássio por fotometria de chama.
A produção atual de lodo foi feita com base nas medições dos volumes de lodos dispostos nos leitos de secagem, sendo as informações levantadas através de questionário preenchido pelos operadores. A produção estimada foi feita com base nas vazões e no balanço de massa de um RALF típico, em steady state, convenientemente operado e tratando esgoto com DBO=251 mg/l, SS=270 mg/l e SSV= 216 mg/l, que de acordo com Gomes(1998) produz 15g/dia de lodo seco por habitante.
RESULTADOS E DISCUSSÃO Metais pesados
O teor de metais pesados do lodo é o principal fator limitante para sua reciclagem agrícola. Ao contrário dos microorganismos patogênicos que podem ser eliminados por tratamento de desinfecção, os metais os metais pesados, uma vez presentes no lodo, na prática são muito difíceis de serem removidos, embora existam estudos, a nível de laboratório, sobre várias técnicas de remoção. O teor de metais pesados nos lodos analisados é mostrado na tabela 1.
Tabela 1 – Teor de metais pesados (mg/kg em relação ao peso seco) nos lodos analisados.
Cd Ni Pb Cr Co Cu Zn
Município ETE
(mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg) (mg/Kg)
Joaq. Táv. Água Limpa 6 25 92 41 15 122 568
Cornélio Tangará 3 43 106 68 22 0 0 São Luís 4,4 55 150 88 25 400 1268 Veado 0 42 60 82 26 212 1282 Londrina Norte 54 * 66 449 160 49 372 1.154 Sul 5 95 186 167 33 695 2.172 Apucarana Jaboti 2 396 * 115 313 10 1395 522 Uraí Uraí 6,5 33.5 79.5 51 23.5 330.5 125.1 Assaí Peroba 45 * 68 166 128 63 314 622 S.Pedro Ivaí Mogorim 5 40,5 71 60 24 268 786 Siqueira Cps Fartura 16 75 154 129 20 154 844 Cambará Alambari 13 203 122 310 18 503 1344 Rib.Pinhal Ipiranga 3,5 19 94 45 5,5 178 770 Sto Ant. Pt Boi Pintado 24 * 47,5 166,5 84 31,5 218 928 Carlópolis Xavantes 31 * 47 250 103 25 253 822 Jacarezinh Ourinhos 20 65 155 112 22 269 1050
o
Para o Cd , que é o metal mais perigoso do ponto de vista ambiental, nota-se que os teores são extremamente variáveis (de 0 a 54 mg/Kg). A tabela 2 apresenta concentrações máximas fixadas na Proposta Preliminar de Norma Técnica , para variação de lodo no solo, elaborada pela Sanepar.
Observa-se que 04 das 15 ETEs, cujos lodos foram analisados, apresentaram teor de cadimil acima dos referidos limites admissíveis e uma delas apresentou o nível de níquel acima do estabelecido.
Das 15 ETE’s cujos lodos forem de lodos analisados apresentaram teor de cadimil acima do limite fixado pela Proposta Preliminar de Norma Técnica para Avaliação de Lodo no Solo da SANEPAR, que estão apresentados na tabela 2.
Tabela 2 – Concentrações máximas admissíveis de metais pesados no lodo para a reciclagem agrícola.
ELEMENTO VALOR LIMITE (mg/Kg
matéria seca) Cd 20 Cu 1000 Ni 300 Pb 750 Zn 2500 Hg 16 Cr 1000
(fonte: SANEPAR, Proposta preliminar de Norma Técnica)
Portanto os lotes analisados em Londrina- ETE Norte, Santo Antônio da Platina, Assaí e Carlópolis não estão aptos à reciclagem agrícola devido ao seu teor de Cd. O Ni também apresenta variações bastante acentuadas (19 a 396 mg/Kg). O lote analisado em Apucarana apresentou teores superiores aos admitidos pela Norma. Os demais teores de metais, em todas as ETEs avaliadas, estão abaixo dos limites fixados pela referida Norma, embora haja grandes variações de concentrações.
Parâmetros Físico-Químicos
Os resultados dos parâmetros estão apresentados na tabela 3. As amostras avaliadas apresentaram pH próximo da neutralidade.
O elevado teor de sólidos fixos indica avançado estágio de estabilização e que o lodo apresenta menor fração de matéria orgânica, o que é uma desvantagem do ponto de vista agronômico, apesar de apresentar ausência de odores.
O nitrogênio, considerado o nutriente mais valioso de lodo, variou de 2,37 a 4,32%. O teor de fósforo, segundo elemento mais importante, variou de 0,2 a 1,2%.
Confirmando os dados da literatura, os teores de potássio são baixos (0,04 a 0,14%), enquanto o de enxofre é elevado (1,1 a 2,2%).
Além desses parâmetros também foram analisados Al, Fe, B e Mn, que não estão aqui apresentados.
Produções de Lodo Possibilidades de Gestão Integrada.
Como pode ser visto na tabela 4, as produções de lodo são muito variáveis.
Tabela 3 - Principais Parâmetros Físico-Químicos analisados nos lodos.
MUNICÍPIO ETE pH Sól. Fixos(% ) N(%) C(%) P(mg/kg ) K(mg/kg ) Ca(mg/Kg ) Mg(mg/Kg ) Cambará Alambari 6,7 27,5 2,8 52,8 7100 943 38833 1966
Rib Pinhal Ipiranga 6,3 43,1 3,6 41,3 5342 905 21574 1754
St. Ant. Pt. Boi Pintado 6,4 53,4 2,8 25,1 6066 424 13366 2900 Carlópolis Xavantes 5,6 48,9 3,1 31 7600 926 8533 2266 Jacarezinh o Ourinhos 6,2 46,7 2,9 30 7200 1045 15266 2866 Joaquim Táv. Água Limpa 6,5 52,5 3,3 39,1 5571 1116 9921 3135 Cornélio Tangará 7,4 38,8 3,8 37,9 6243 1135 26978 2642 Sã Luís 6,7 41,1 4,5 31,8 6183 738 11990 2642 Veado 6,1 34,6 4,3 39,7 6828 1478 19895 2730 Londrina Norte 6,8 46,4 3,1 34,1 12250 1360 13250 2250 Sul 7,9 45,1 3,9 32,5 8230 1140 11610 2610 Apucarana Jaboti 6,6 76,2 2127 1815 4290 1010 Uraí Congonhas 7,2 37.6 3,9 34.4 7257 1226 13568 2645 Assaí Peroba 5,8 58,3 3,2 23,1 7400 684 9000 3200 S.Pedro Ivaí Mogorim 7,1 41,5 4,2 33,3 6159 1076 11005 2814 Siqueira Cps Fartura 6,2 63,3 2,3 19,9 8200 578 6200 3200
Tabela 4 - Produções de lodo medidas no leito de secagem e estimadas (m3/mês, base seca).
Município ETE Q (l/s) População Atendida Produção de Lodo Medida Produção de lodo Estimada Área Mensal p/ disposição de Lodo
Joaquim Távora Água Limpa 11.4 11.114 22 29.1 4.8
Cornélio Proc. Tangará/ Veado/ S.Luis 95 31.358 51 24.3 4 Londrina Norte/Sul 92 262.965 180 23.5 3.9 Apucarana Jaboti 73 13.612 18 18.6 3.1 Uraí Congonhas 16.2 6.407 3 4.2 0,7 Assaí Peroba 17.1 2.052 6.6 4.4 0,7
São Pedro Ivai Mogorim 2,0 1290 1.2 0,5 0,08
Siqueira Camps Fartura 12 5.213 3.6 3 0,5
Cambará Alambari 61.7 19.245 5 15.8 2.6
Rib. Pinhal Ipiranga 8,8 3.367 1.6 2,3 0,4
Sto Ant.Platina Boi Pintado 56,9 19.078 2,5 14,5 2,4
Carlópolis Xavantes 4.8 4.322 4 1.2 0,2
Jacarezinho Ourinhos 79.6 26.639 8,6 20,3 3,4
Não é objetivo deste trabalho discutir os padrões operacionais das ETE’s, mas o levantamento de campo realizado indica que há certa incoerência entre as produções medidas e as estimadas.
Efetivamente, através do mesmo questionário observou-se que em alguns sistemas a descarga de lodo era feita a cada 3 meses, em outras a cada 6 meses e em alguns casos até a cada ano, fator que influi na quantificação de lodo produzida e nas características de lodo gerado.
Para analisar as produções de lodo com base em um termo comum, pode-se utilizar os dados de produção de lodo estimados. Observa-se que as produções são muito baixas. Dos treze municípios analisados, seis apresentam uma produção mensal de lodo que pode ser transportada por uma única viagem de caminhão tipo caçamba (5,0 a 7,0 m3 por carga).
A operação de reciclagem agrícola demanda a implantação de uma estrutura de controle de qualidade do lodo, desinfecção, planejamento e monitoramento da distribuição.
Poderia ser estudado, com detalhe, a alternativa de viabilizar o transporte do lodo gerado em pequenas estações para uma estação de maior porte, que fosse próxima e que pudesse se responsabilizar pela a implantação da reciclagem agrícola.
Outro fator importante a ser observado é que em cinco municípios os lotes de lodos analisados apresentaram teores de metais pesados superiores aos limites admitidos pela Norma Técnica já referida. Isto não significa que estes sistemas não produzem lodos aptos à reciclagem agrícola, pois pode ter havido a contaminação casual do lote ou mesmo imprecisões analíticas. Caso sejam confirmados os teores de metais aqui observados, pode ser feito um trabalho de localização das fontes de contaminação na rede, já que os metais pesados são de origem predominantemente industrial. A frequencia de descarga dos reatores RALF também deve ser programada visando atender às demandas agrícolas, caso a disposição no solo seja a alternativa escolhida.
O levantamento também mostra que além da reciclagem agrícola é necessário uma outra alternativa de destino final para os lotes de lodo com níveis de metais pesados acima do admissível, caso os resultados venham a ser confirmados.
CONCLUSÕES
- Os lodos analisados, produzidos pelos reatores anaeróbios tipo RALF apresentam alto grau de estabilização e teores de nutrientes de interesse para a reciclagem agrícola. - Em quatro municípios foram observados teores de Cd e em um município o teor de
Ni, acima dos limites admissíveis pela Proposta Preliminar Norma Técnica do Paraná. É necessário uma revisão nos padrões operacionais dos reatores tipo RALF, em termos de época e freqüência de descarga.
- Dos municípios avaliados, 46% apresentam produção mensal de lodo inferior a 5 m3/mês, o que sugere uma alternativa de utilização agrícola integrada para vários sistemas.
AGRADECIMENTOS
Á FINEP/PROSAB . A SANEPAR – Regional de Londrina em especial o Engenheiro Químico Claudio Waldir Nunes.
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