ESTUDO DE INCORPORAÇÃO DO LODO CENTRIFUGADO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA PASSAÚNA EM MATRIZES DE CONCRETO, COM
DOSAGEM DE 3%
HOPPEN, C.; PORTELLA, K. F.; ANDREOLI, C. V.; SALES, A.; JOUKOSKI, A.; Estudo de incorporação do lodo centrifugado da estação de tratamento de água Passaúna em matrizes de concreto, com dosagem de 3%. 22º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Joinvile, set., 2003.
Cinthya Hoppen(1)
Engenheira Química (PUC), Especialista em SGA (PUC), Mestranda de Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental – UFPR, Bolsista CAPES.
Kleber Franke Portella(2)
Bacharel em Química, Mestre em Ciências (ITA), Doutor em Ciências (USP), Pesquisador do LACTEC.
Cleverson Vitório Andreoli (3)
Eng. Agrônomo, Mestre em Solos e Doutor em Meio Ambiente e Desenvolvimento (UFPR), Professor da UFPR e da FAE Business School, Engenheiro de Desenvolvimento e Coordenador Técnico do Programa de Reciclagem Agrícola do Lodo de Esgoto e do Programa Interdisciplinar de Pesquisas de Gerenciamento de Mananciais da Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR.
Almir Sales (4)
Engenheiro Civil, Mestre em Arquitetura (USP), Doutor em Engenharia Civil (USP), Professor da UFSCAR.
Alex Joukoski (5)
Engenheiro Civil (UFPR), Engenheiro Especialista (UFPR), Mestrando do Programa de Pós Graduação em Engenharia (PIPE/UFPR).
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ESTUDO DE INCORPORAÇÃO DO LODO CENTRIFUGADO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA PASSAÚNA EM MATRIZES DE CONCRETO, COM
DOSAGEM DE 3%
Os resíduos da Estação de Tratamento de Água (ETA), são denominados lodo de ETA ou lodo de água e têm sua origem, na maioria das vezes, nos decantadores. Pela NBR 10.004 estes lodos são classificados como “resíduos sólidos”, portanto devem ser tratados e dispostos conforme exigência dos órgãos reguladores. Desde muito tempo, o destino dos resíduos de uma ETA vinha sendo os cursos d’água próximos às estações, no entanto, a crescente preocupação e a regulamentação têm restringido ou proibido essa disposição. Esta prática tem sido questionada por órgãos ambientais devido aos riscos à saúde e ao meio ambiente.
De acordo com RICHTER (2001), o lodo de ETA pode ser considerado como resíduo constituído de água e sólidos suspensos originalmente contidos nesta, acrescidos de produtos resultantes dos reagentes aplicados no seu processo de tratamento. CORDEIRO (2001) afirma que estes lodos são resultados da sedimentação das partículas presentes na água bruta, as quais sofrem ações químicas e físicas de formação de flocos que se tornam propícios para a operação de sedimentação ou floculação.
BIDONE, SILVA e MARQUES (2000) mostram que os lodos de ETAs tem como característica principal o baixo conteúdo de sólidos, geralmente entre 1000 e 40.000 mg/l (0,1 a 4%), e a alta concentração de hidróxidos metálicos, sendo mais comum os de alumínio, já RICHTER (2001) complementa que o teor de matérias orgânica é de 12-25%, a DBO varia entre 30-300 mg/L e a DQO 30-5000 mg/L, esta alta DQO representa que apesar de pouco biodegradável, o lodo pode ser prontamente oxidável.
Segundo RICHTER (2001), uma das tarefas mais difíceis para o serviço de água é a definição do destino final para o lodo de ETA, o que envolve custo de transporte e restrições ao meio ambiente. REALI (1999) afirma que existem várias alternativas de disposição final deste lodo de ETA a serem adotados, no entanto, dependem da viabilidade técnica, econômica e ambiental. Entre estas alternativas de disposição usualmente utilizadas, incluiu-se: lançamento em cursos de água; aplicação ao solo; aterro sanitário; incineração; fabricação de cimento; e fabricação de tijolos.
Na fabricação de cimento, os lodos de ETAs substituem em certa proporção as matérias-primas, pois os principais componentes do cimento são CaO, SiO2, Al2O3 e Fe2O3, os quais
também podem ser encontrados nos lodos de ETAs. (RICHTER, 2001).
O crescimento na quantidade de resíduos sólidos provenientes de ETAs e que não forem corretamente dispostos poderão contaminar mananciais urbanos. Desta maneira, a incorporação direta e sem tratamento prévio deste lodo centrifugado de ETA em concreto poderá minimizar de maneira significativa os impactos no meio ambiente advindos da disposição final destes resíduos e reduzir custos. Neste estudo analisou-se a caracterização do lodo da ETA Passaúna e matrizes de concreto com dosagem de 3% de lodo de ETA, comparada com um concreto referência, sem a adição.
Para a caracterização foram coletadas amostras diárias do lodo na Estação de Tratamento Passaúna, sendo composta por um mês, com o objetivo de se obter um material representativo do resíduo gerado na ETA durante aquele período. A coleta foi realizada durante os meses de julho e agosto de 2002, de maneira a avaliar a variabilidade físico-química do lodo. Os ensaios realizados para esta caracterização foram: umidade; pH; perda ao fogo; análise por difratometria de raios X; e análise química.
Foram também caracterizados os aglomerantes e agregados a serem utilizados, com o objetivo de controlar e balizar o estudo de dosagem e análises posteriores pertinentes aos concretos produzidos. Esta caracterização foi realizada pelos ensaios: caracterização do agregado miúdo (areia); caracterização do agregado graúdo (brita 1) e análises físicas, químicas e mecânicas do cimento utilizado (cimento Portland CPII-F 32).
Com o estudo de dosagem foi possível obter as proporções adequadas para a adição de lodo no concreto, de maneira a se obter um material com características compatíveis com alguma aplicação na construção civil. Primeiramente, foi confeccionado o concreto referência sem a adição de lodo de ETA. Para a confecção dos concretos com adição de lodo de ETA, foram adotados os mesmos parâmetros de dosagem utilizados no concreto referência, de forma a ser possível uma correlação entre as propriedades de todos os traços dosados. Para a fabricação do concreto incorporando o lodo de ETA, foi utilizado o teor de 3% do peso agregado miúdo, em substituição a este.
Na caracterização, as amostras de lodo obtiveram pH de 7,02 e 6,46, além de teor de umidade de 87,5% e 86,4% para os meses de julho (amostra 1) e agosto (amostra 2), respectivamente. Porém, para fins de dosagem dos concretos, foi adotado uma umidade de 83%, diferença considerada a fim de compensar a perda de umidade de lodo durante seu manuseio. Os principais elementos detectados pela análise química na amostra 1 foram: Al2O3 com 23,62%,
SiO2 com 14,10% e Fe2O3 com 8,39%. Na amostra 2, os principais elementos encontrados
foram os mesmos, variando apenas suas porcentagens: 20,80% de Al2O3, 12,75% de SiO2 e
7,58% de Fe2O3. Na perda ao fogo, as duas amostras ficaram em torno de 50%: amostra 1
obteve 49,01% e a amostra 2, 51,12%.
A maior parte dos resultados de caracterização dos agregados e aglomerantes atenderam aos limites estabelecidos pelas normas correspondentes, exceto os referentes aos teores de material pulverulento e impurezas orgânicas na areia, entretanto, estes valores não comprometeram a qualidade do concreto fabricado.
A adição do lodo ao concreto promoveu um aumento de temperatura da massa, porém a influência disso no aumento das fissuras do concreto é muito baixa, pois a elevação observada foi de menos de 1ºC. Já no consumo de concreto a medida que o teor de lodo aumenta de 0% a 7% ocorreu uma redução do consumo de cimento, cerca de 2%, devida a substituição de parte dos materiais.
A consistência do concreto, denotada pela medida do abatimento do tronco de cone, apresentou uma variação expressiva comparada com o concreto referência, sendo de 17 mm para a mistura de 3%. Quanto à resistência mecânica, o traço com 3% de lodo apresentou valores de rupturas superiores a 26 MPa, tantos aos 7 como aos 28 dias de idade.
A análise conjunta dos dados e resultados, permitiu concluir que a mistura de 3% de lodo pode ser usada em aplicações normais, ou seja, em situações que vão desde a fabricação de artefatos e estruturas pré-moldadas até construção de pavimento em concreto. Tais aplicações deverão ser acompanhadas previamente por ensaios específicos.
Constatou-se, também, que esta adição no lodo na matriz de concreto foi viável tecnicamente, além de ser ambientalmente correta, uma vez que reduziu a quantidade deste material a ser disposta na natureza.
No entanto, recomenda-se que sejam feitos testes com concentrações maiores do lodo incorporado no concreto, para que se possa analisar qual a melhor mistura a ser utilizada.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- BIDONE, F.; SILVA, A.P.; MARQUES, D. da M. Lodos Produzidos nas estações de Tratamento de Água (ETAs): Desidratação em leitos de Secagem e Codisposição em Aterro Sanitário. In: ANDREOLI, C.V. (coord). Resíduos sólidos do saneamento: Processamento,
- CORDEIRO, J.S. Processamento de lodos de estação de tratamento de água (ETAs). In: ANDREOLI, C.V. (coord). Resíduos sólidos do saneamento: Processamento, reciclagem e
disposição final. Rio de Janeiro: RIMA, ABES, 2001. p. 121-142.
- REALI M.A.P. Principais Características Quantitativas e Qualitativas do Lodo de ETAs. In: REALI, M.A.P. (coord.) Noções Gerais de Tratamento e Disposição Final de Lodos de
Estações de Tratamento de Água. Rio de Janeiro: ABES, 1999. p. 21-40.
- RICHTER, C.A. Tratamento de Lodo de Estação de Tratamento de Água. São Paulo:
