Tratamento de

gua e Efluentes

2. Sem./2010

Eng.Ambiental

2

Tratamento

do

Lodo

Decantador

primrio

Reator

biolgico

Entrada

ETE

Sistema Convencional

Flotador

Caixa de

areia

Decantador

secundrio

grades

Espessador

de lodo

Bomba

de lodo

Digestor de lodo Condicionamento e

secagem de lodos

Remoo

especial

Recirculao de lodo

Destino final do lodo

desidratado:

lanamento rede coletoras, em lagoas com largo tempo de deteno,

aplicao no terreno, aterro sanitrio e aproveitamento de subprodutos

Reto

rno

so

bre

nad

an

te

Legenda:

Fase liquida sendo clarificada Sobrenadante retorno a ETE Lodo (slido) remoo e tratamento

Destino final do

efluente tratado (lago,

rio, corpo dgua)

5

Tratamento do Lodo

Introduo

Fase Lquida

Baixo tempo de permanncia na ETE

Volume elevado Efeito poluidor imediato Desperta maior interesse

Fase Slida

Elevado tempo de permanncia na ETE

1-2% da vazo total 50% da carga poluidora

original

Representa 30 - 50% da despesa operacional

Decantador

primrio

Entrada

ETE

Sistema Convencional

Flotador

Caixa de

areia

Decantador

secundrio

Espessador

de lodo

Digestor de lodo Condicionamento e

secagem de lodos

Remoo

especial

Resduos Slidos

1. Gradeamento e/ou

peneiras

2. Areia (caixa)

3. leo (separador)

4. Escuma (decantadores)

5. Lodo qumico

6. Lodo biolgico

7. Separados de filtros

8. Carvo ativado

9. Meio filtrante exaurido

10. Resduo troca inica

Destino final do

efluente tratado (lago,

rio, corpo dgua)

7

Tratamento do Lodo

Introduo

Onde so gerados os Resduos numa ETE?

Detritos slidos retidos em grades ou peneiras (material gradeado)

Areia depositadas na caixas de areia leo separado no separador gua/leo Escuma, separada em decantadores primrios e secundrios Lodos qumicos separados em decantadores e/ou flotadores Lodos biolgicos separados em decantadores e flotadores Solues concentradas separadas em filtros de membranas Carvo ativado separados em filtros Material filtrante exaurido retirado de filtros Resduos de processos de troca inica

8

Tratamento do Lodo

Introduo

Classificao dos resduos slidos

Segundo a NBR 10.004 os resduos so agrupados em 3 classes:

Resduo Classe I: Perigosos

Resduo Classe II A: No Perigosos (No inertes)

Resduo Classe II B: No Perigosos (Inertes)

9

1. Classe I

2. Classe II

- II A

- II B

1Item 4.2 da NBR 10004

Perigosos

No perigosos

Inerte

No inerte

So aqueles que

apresentam

periculosidade:

Inflamabilidade;

Corrosividade;

Reatividade;

Toxicidade;

Patogenicidade.

Ausncia de

periculosidade.

Resduo de

restaurantes;

Madeira;

Sucata de metais;

Papel e papelo;

Areia de fundio;

Plstico

No se enquadram

na Classe I e II-A, podem ter

propriedades, tais

como:

biodegradabilidade,

combustibilidade ou

solubilidade em

gua.

So resduos ou

mistura de resduos

slidos que se

submetidos a NBR

10006, no tenham

nenhum de seus

constituintes

solubilizados de

acordo com os

padres de teste de

solubilizao.

Serragem

Periculosidade de um resduo: Caracterstica apresentada por um resduo que, em funo de suas

propriedades fsicas, qumicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar:

a) risco sade pblica, provocando mortalidade, incidncia de doenas ou acentuando seus ndices;

b) riscos ao meio ambiente, quando o resduo for gerenciado de forma inadequada. (Item 3.2 da NBR 10004)

Tratamento do Lodo

Introduo

10

Tratamento do Lodo

Introduo

O que o Lodo ? Em uma ETA ...

Resduo constitudo de gua e slidos suspensos originalmente contidos na fonte de gua, acrescidos de

produtos resultantes dos reagentes aplicados gua

nos processos de tratamento.

Fontes: lodos decantados (ou flotados) e gua de lavagem dos filtros

Gerao: 0,2 a 5% do volume tratado

11

Tratamento do Lodo

Introduo

O que o Lodo ? Em uma ETE ...

Mistura slida e semi-slida complexa e varivel de substncias orgnicas e inorgnicas

Aspecto desagradvel e mau cheiroso (lodo bruto)

Contm elevada concentrao de gua > 95%

Produzido continuamente o principal subproduto do tratamento de efluentes

Manejo e disposio final exige planejamento criterioso

12

Operao Projetista

E agora...

O que fao

com o lodo ?

Joga na tal da

Disposio Final

Tratamento do Lodo

Introduo

13

O que fazer com o Lodo ?

A disposio final dos resduos dos sistemas de tratamento de gua e esgoto representa um grande problema de mbito mundial, por razes

tcnicas e econmicas. A disposio desses resduos uma

operao complexa que geralmente ultrapassa os limites da estao e

exige a interface com outras reas de conhecimento. Sua gesto,

normalmente representa 20 a 60 % dos custos operacionais de uma

ETE/ETA.

No Brasil a coleta esgotos atende a 40,12% da populao urbana. Do volume coletado, apenas 40% atualmente recebe tratamento

adequado. Grande parte deste resduo at recentemente era lanada

indiscriminadamente em rios. No entanto, com a evoluo da

legislao ambiental, as operadoras vm sendo obrigadas a destinar

adequadamente estes resduos. (Fonte: PROSAB)

Tratamento do Lodo

Introduo

14

Tratamento do Lodo

Introduo

O Lodo tem utilidade ?

Possui valor agregado potencial

Alto teor de matria orgnica

Contm macro e micro nutrientes

Deve ser encarado como insumo e no como resduo perigoso

Reciclagem agrcola Biosslido (a depender !!!)

15

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Lodo Primrio (bruto)

Lodo Ativado Excedente

Lodo Qumico (tercirio)

16

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Oriundo do decantador primrio

Possui colorao acinzentada e odor ofensivo

Composio varia com esgoto bruto e a eficincia do tratamento preliminar

Metais Pesados industrializao

Elevada concentrao de patgenos

70 - 80% matria orgnica

O que o Lodo Primrio ?

17

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Massa Lquida SS do reator biolgico

Massa floculenta, marrom de odor agradvel

Em ambiente anaerbio torna-se sptico rapidamente apresentando colorao escura e

odor desagradvel

Descarte regular (idade do lodo) controla populao de microrganismos no reator biolgico

O que o Lodo Ativado ?

18

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Origem: na coagulao da gua para remoo de cor e turbidez (ETA e ETE)

Formados nos decantadores e filtros (ETA e ETE)

Formado nos decantadores secundrios (ETE)

Coagulantes metlicos formam sais insolveis, ex: FeCl3, FeCl2, Fe2(SO4)3, Al2(SO4) 3

Volume reduzido

Tratado em conjunto com os outros tipos de lodo

O que o Lodo Qumico ?

19

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Al2(SO4)3 + 6H2O 2 Al(OH)3 + 6H+ + 3SO4

2-

1 mg/l se sulfato de alumnio comercial Al2(SO4)3 .14H2O contm 17% de Al2(SO4)3 e forma 0,26

mg/l de Al(OH)3

Lodo sedimenta com relativa facilidade

Baixa compactilidade (alto volume e baixo teor de slidos)

Prtica: Lodos com menores concentraes de Al(OH)3 so mais fceis de adensar

Lodo Qumico de Sulfato de Alumnio

20

Tratamento do Lodo

Tipos de Lodo

Sulfato frrico: Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Cloreto frrico: 2FeCl3.6H2O + 3Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3CaCl2 + 6CO2 + 6H2O

1 mg/l de sulfato frrico, forma 0,56 mg/l de Fe(OH)3

1 mg/l de cloreto frrico, forma 0,40 mg/l de Fe(OH)3

Mesmas restries do lodo com Sulf. Alumnio

Lodo Qumico de Coagulantes Frricos

21

Tratamento do Lodo

Quantidade Produzida

Lodo Primrio: 60 - 70% dos SS e 20 - 30% da DBO afluente

Lodo Ativado: at 80% da DBO afluente convertida em MLSS

0,6 - 0,8 kg PS / kg de DBO aplicada ETE convencional

0,4 - 0,6 kg PS / kg de DBO aplicada ETE aerao prolongada

22

Como tratar o Lodo ?

Tratamento do Lodo

Tratamento

Objetivo: obter condies adequadas para sua disposio final.

Obter lodo em estado slido ou semi-slido.

Remoo de gua para concentrar slidos e reduzir volume.

Em resumo: aplicao de mtodo de separao slido-lquido

23

Tratamento do Lodo

Desidratao de Lodos

Operaes Unitrias

Adensamento: remoo umidade

Estabilizao: remoo MO

Desaguamento: remoo umidade

Secagem Trmica: estabilizao e reduo volume

Incinerao: estabilizao e reduo volume

24

Adensamento

Por gravidade

flotao

centrifugao

Objetivo

Reduo de volume

Reduo de volume

Reduo de volume

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

25

Estabilizao

Digesto anaerbia

Digesto aerbia

Estabilizao qumica

Tratamento trmico

Objetivo

estabilizao, reduo de slidos

estabilizao, reduo de slidos

estabilizao

estabilizao

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

26

Desaguamento

Filtro prensa

Prensa desaguadora

Centrfuga

Leito de secagem

Lagoas de lodo

Objetivo

reduo de volume

reduo de volume

reduo de volume

reduo de volume

armazenamento, reduo de volume

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

27

Compostagem

Compostegem

Com lixo urbano

Objetivo

reciclagem, reduo de volume

reciclagem, reduo de volume

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

28

Reduo Trmica

Incinerao

Co-incinerao

Oxidao mida

Objetivo

estabilizao, reduo de volume, recuperao de energia

estabilizao, reduo de volume

estabilizao, reduo de volume

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

29

Disposio Final

Reciclagem agrcola

Aterro sanitrio

Recuperao de reas degradadas

Objetivo

Disposio final

Disposio final

Disposio final

Tratamento do Lodo

Operao Unitria

30

Operao unitria para remoo de gua

Normalmente a primeira etapa no manejo do lodo

Objetivo: reduzir o volume preservando as caractersticas de lquido

Altamente eficiente: adotado em praticamente todas as ETEs

Principais tipos:

Por gravidade

Flotador

Centrfuga

Tratamento do Lodo

Adensamento

31

Tratamento do Lodo

Adensador esttico

32

Formato circular Dimetro at 25 m e profundidade lateral entre 3 - 4 m Declividade de fundo entre 1:3 - 1:6 Taxa de aplicao: 100 - 150 kg/m2.dia Lodo primrio Carga hidrulica: 16 - 32 m3/m2.dia Favorece produo de gases gera odor ambiente

corrosivo

Tratamento do Lodo

Adensador por gravidade

Lodo Primrio

decanta com rapidez adensa com facilidade no requer coagulante

Lodo Ativado

baixa taxa de decantao resiste ao adensamento / compactao

tendncia a flotar

33

Tratamento do Lodo

Adensador por gravidade

34

Indicado para lodo ativado excedente e lodos industriais ricos em leos e graxas

Relao ar : gua = 0,02 - 0,04 kg ar / kg slido Lodo decantado deve ser removido Balo de saturao chega a atingir 8 atm Lodo adensado atinge at 8% de slidos Unidade completamente automatizada Exige bomba p/ pressurizao, compressor de ar,

balo de saturao, vlvula de alvio, raspadores

superficiais de lodo, descarte de lodo decantado

Tratamento do Lodo

Flotador

35

Tratamento do Lodo

Flotador

36

Princpio semelhante ao da decantao Fora centrfuga 500 - 3000 vezes superior a fora da

gravidade

Centrfugas tipo Decanter tambor + rosca transportadora Diferencial de velocidade determina teor de slidos da torta

(1 - 30 rpm)

Toda em ao inox Utilizada para adensamento e desaguamento de lodo Equipamento compacto, no emite aerossol ou rudo

excessivo

Custo de aquisio e consumo de energia so as principais desvantagens

Produz torta com at 35% de slidos

Tratamento do Lodo

Centrifuga

37

Tratamento do Lodo

Centrifuga

38

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Biolgica Digesto aerbica Digesto anaerbica

Qumica Produtos

qumicos

Trmica Adio

de calor

Biogs: CH4, CO2 e H2S Reduo de slidos volteis: 40 - 50%

Tempo de deteno: > 15 dias Remoo de patgenos: varia com a temperatura e o tempo de

deteno

Mesoflica e Termoflica

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Digesto Anaerbica

3 fases

Acidognica Acetognica Metanognica

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Digesto Anaerbica

Bactria Acidognicas: convertem polissacardeos, celulose, amido, protenas e gorduras em compostos

orgnicos de cadeia curta.

Bactrias Acetognicas: atacam os compostos orgnicos de cadeia curta produzindo cido actico

Bactrias Metanognicas: produzem metano a partir dos compostos orgnicos resultantes da fermentao cida, ex:

Methanosarcina e Methanotrix

Bactrias Redutoras de Sulfato: competem com as bactrias metanognicas pelos produtos da fermentao

cida produzindo CO2 e H2S

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Digesto Anaerbica (Problemas)

Carga orgnica Carga txica Carga hidrulica Variao de temperatura

Parmetro Bactrias Metanognicas Bactrias Acido/Acetognicas

Taxa de crescimento Lenta Alta

pH Alta sensibilidade Baixa sensibilidade

Temperatura Alta sensibilidade Sensibilidade moderada

Agentes Txicos Alta sensibilidade Sensibilidade moderada

cidos Volteis Alta sensibilidade Baixa sensibilidade

Potencial Redox Alta sensibilidade Baixa sensibilidade

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Digesto Anaerbica (Biogs)

Composio Tpica: metano: 60 - 80% dixido de carbono: 20 - 40% gs sulfdrico: at 1%

nitrognio e oxignio

Metano: (CH4) inodoro, incolor e inflamvel menos denso que o ar (0,55)

Gs carbnico: (CO2) inodoro, incolor e no inflamvel mais denso que o ar (1,53)

Gs sulfdrico: (H2S) incolor, inflamvel e mau cheiroso mais denso que o ar (1,19)

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Digesto Aerbica

C5H7NO2 + 7O2 + bactria aerbia 5CO2 + NO3- + 3H2O + H

+

Parmetros de avaliao de desempenho: reduo de slidos volteis qualidade do sobrenadante capacidade de desaguamento do lodo odor e aspecto do lodo digerido

OD entre 1 - 2 mg/l

2,3 kg O2/ kg de SV destrudo concentrao < 3% no digestor carga orgnica entre 1,6 - 4,8 kg SV/m3.d

Tratamento do Lodo

Estabilizao do Lodo

Compostagem

Vantagens: baixo custo de implantao, produto de alta qualidade

Desvantagens: requer teor de slido >35%, alto custo operacional, rea necessria, risco de gerao de

odores desagradveis

lodo

enchimento

mistura

aerao

forada

revolvimento

cura estocagem

disposio final

Tratamento do Lodo

Reduo Trmica

Oxidao mida

Desenvolvida na Noruega Capacidade da matria orgnica ser oxidada na

presena de gua a temperaturas > 100 C

Requer elevadas presses de trabalho Indicada para processos industriais e ETEs

metropolitanas com Q > 250 l/s

Principais variveis: temperatura, presso, suprimento de ar/oxignio, concentrao de slidos

Produz slido facilmente decantvel e estril Lquido com alta carga orgnica

Oxidao mida

A oxidao mida um

processo de transformao da

matria orgnica que produz

dixido de carbono, gua,

cidos orgnicos fracos e

matria mineral. O resultado

deste processo um produto

estril, com destruio de 95%

a 97% do total de slidos

volteis.

Tratamento do Lodo

Reduo Trmica

Incinerao

Possibilita a maior reduo no volume para disposio final Volume de cinza < 4% do volume de lodo alimentado ao

incinerador

Exige balano de massa e energia detalhado Utiliza sofisticados sistemas de filtros de ar Incinerador de Mltiplas Cmaras - Incinerador de Leito

Fluidizado

Utilizao restrita a grandes reas metropolitanas Alternativa recomendada para quantidades acima de 2250

ton/ano

Lodo bruto tem alto poder calorfico (auto combustvel) Uma das principais alternativas para o sculo XXI

50

Reduo do custo de transporte ao local de disposio final Melhoria nas condies de manejo Aumento do poder calorfico Reduo de volume para disposio em aterro sanitrio ou

reuso agrcola

Tratamento do Lodo

Desaguamento

Porque desaguar o Lodo ?

Desaguamento Natural

Leito de secagem

Desaguamento Mecnico

Centrifuga Presa desaguadora Filtro prensa

51

Tratamento do Lodo

Desaguamento

Centrifuga

Tipo de LodoConc. da Torta

(%)

Captura de Slidos

(%)

Dosagem de

Polieletrlito (g/kg)

lodo bruto primrio 28 34 95 2 3

lodo anaerbio 35 40 95 2 3

lodo ativado 14 18 95 6 10

lodo misto* bruto 28 32 95 6 10

lodo misto anaerbio 26 30 95 4 6

lodo aerbio** 18 22 95 6 10* lodo primrio + ativados excedente** aerao prolongada ou ativado excedente

Desempenho depende: Caractersticas do lodo Condicionamento do lodo Ajustes mecnicos no equipamento

52

Tratamento do Lodo

Desaguamento

Prensa desaguadora

Zonas de

Operao

Zona de peneiramento Zona de baixa presso Zona de alta presso

Vantagens

Custo de aquisio Baixo consumo de

energia

rea requerida (foot print)

Desvantagens

Nvel de rudo Produo de aerossol Ambiente insalubre

53

Tratamento do Lodo

Prensa Desaguadora

54

Tratamento do Lodo

Prensa Desaguadora

Tipo de

Lodo

Carga

hidrulica

(m3/h)

Carga de

slidos

(kg/h)

Concentrao

de slidos no

afluente

(% ST)

Concentrao

de slidos na

torta

Captura de

slidos

Anaerbio* 6,4 15 318 454 3 5 18 24 95

Aerbio** 7,3 23 181 318 1 3,0 14 18 92 95

Lodo

Ativado10,4 23 136 272 0,5 1,3 14 18 90 95

Bruto

Primrio11,4 23 681 1.134 4 6 23 25 95

Bruto Misto 9,1 23 454 681 3 5 23 28 95* 50% primrio / 50% lodo ativado em peso

** lodo ativado digerido aerobicamente

nico em batelada ciclo dura entre 2 - 5 horas

Vantagens:

Torta com alta concentrao de slidos

Elevada captura de slidos

Baixo consumo de produtos qumicos durante

condicionamento

Desvantagens:

Peso do equipamento

Custo de aquisio

Substituio regular das telas

Tratamento do Lodo

Desaguamento

Filtro Prensa

56

Tratamento do Lodo

Filtro prensa

57

Tratamento do Lodo

Desaguamento

Leitos de Secagem

Indicados para secagem de lodos estabilizados apenas Tecnologia apropriada para ETEs at 20.000 p.e. Drenagem e evaporao atuam em paralelo A drenagem predomina nas primeiras 72 horas L = 10 - 30 m e W = 6 - 10 m Retirada manual Teor de slidos > 40% Liberao de odores e produo de moscas

Tipo de Lodo Taxa de aplicao (kgPS/m2.ano) rea (m2/1000 hab.equiv.)

Anaerbio primrio 120 200 90 140

Anaerbio prim. + ativado 60 100 160 - 275

58

Adensamento

Por gravidade

Flotao

centrifugao

Estabilizao

Digesto aerbica

Digesto anaerbica

Compostagem

Incinerao

Oxidao mida

Desaguamento

Centrfuga

Prensa desaguadora

Filtros prensas

Leitos de secagem

Reuso e disposio final

Reuso agrcola

Aterro sanitrio

Recuperao rea degradada

Tratamento do Lodo

Resumo

59

Para onde vai os Resduos slidos ?

Tratamento do Lodo

Disposio Final

Areia Material

gradeado

Escuma

slidos

aterro

60

Para onde vai o Lodo ?

Tratamento do Lodo

Disposio Final

Lodo

Primrio Secundrio

(no estabilizado)

Estabilizao

Aerbica Anaerbica

Desidratao

Desidratao mecnica

Leitos de secagem

Disposio final

Aplicao no solo

aterramento

61

Para onde vai o Lodo ?

Tratamento do Lodo

Disposio Final

Lodo

Biolgico j estabilizado

Desidratao

adensamento Leitos de

secagem

Disposio final

Aplicao no solo

aterramento

62

Lodo para Reuso

Tratamento do Lodo

Disposio Final

Lodo tratamento higienizao Reuso agrcola

Higienizao do lodo: Principais patgenos que colocam em risco a sade

humana e animal:

Ovos de helmintos, bactrias e cistos de protozorios

63

Para onde vai o Lodo ?

Tratamento do Lodo

Disposio Final

64

Para onde vai o Lodo ?

Tratamento do Lodo

Disposio Final

65

Tijolo feito com mistura de areia, cimento e resduo da indstria de

papel.

O lodo resultante do processo de tratamento dos efluentes hdricos da

fabricao do papel, formado por

materiais como caulim um tipo de argila muito usada pela indstria de

porcelana e celulose

http://www.revistapesquisa.fapesp.br/

Reuso

Tratamento do Lodo

Disposio Final

66

Caractersticas do lodo

Estimativa da quantidade de lodo produzida

Mtodos para minimizar a quantidade de lodo produzida

Mtodos de desidratao (*)

Tratamento do Lodo

Projeto do sistema

O que necessrio saber ?

Prensa desaguadora

centrifuga Filtrao a

vcuo Leito de secagem

Onde Estudar a Aula de Hoje

Nos Livros

Cavalcanti, Jos Eduardo W. de A. Manual de Tratamento de Efluentes Industriais ABES Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e

Ambiental ( Cap. 17 Destinao Final de Resduos Slidos de ETE)

Richter, Carlos A. Tratamento de Lodos de ETA

Telles, Dirceu DAlkmin & Costa, Regina Hellena Pacca Guimares Reso da gua Conceitos, Teorias e Prticas

Contato

68