INFLUÊNCIA DA ALTURA INICIAL DE LODO NO PERÍODO DE DESAGUAMENTO EM LEITOS DE SECAGEM

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1 INFLUÊNCIA DA ALTURA INICIAL DE LODO NO PERÍODO DE DESAGUAMENTO EM LEITOS DE SECAGEM Lucy Anne Cardoso Lobão Gutierrez * Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal do Pará (UFPa). Especialista em Hidrogeologia pela UFPa. Mestranda em Construção Civil (UFPa). Professora Substituta da Universidade Federal do Pará. José Almir Rodrigues Pereira Universidade Federal do Pará Jaqueline Maria Soares Universidade Federal do Pará Endereço (*): Av. Augusto Corrêa s/n Campus Universitário do Guamá Centro Tecnológico Departamento de Hidráulica e Saneamento. Bairro: Guamá- Belém PA Brasil. lucyannelg@hotmail.com RESUMO No trabalho foi monitorada a redução da camada de lodo em leitos de secagem instalados no município de Belém, capital do estado do Pará. O sistema experimental foi constituído por 4 leitos de secagem, sendo dois com cobertura e dois sem cobertura. Os leitos de secagem tinham,9 m de largura, 1, m de comprimento e 1,4 de altura, tendo sido preenchidos com material de diferentes granulometrias, de acordo com as recomendações da NBR-12.9/1992. O lodo amostrado foi removido de fossas sépticas e disposto nos leitos de secagem nas alturas inicias de, cm e 4, cm, o que resultou em volumes de lodo de 27 litros e 4 litros, respectivamente. A comparação da redução da altura nos leitos cobertos e descobertos foi realizada no período de dias, em razão desse tempo ser normalmente utilizado para desaguamento de lodo em leitos de secagem instalados em escala real na Região Norte do Brasil. A medição da altura do lodo disposto nos leitos de secagem foi realizada em intervalos de 3 (três) dias em réguas graduadas instaladas na parte interna das paredes dos leitos de secagem. No experimento foi verificado que os leitos de secagem cobertos tiveram maior redução de umidade, sendo a redução volumétrica de 9% e 86,67% para a camada inicial de cm e de 4 cm, respectivamente. Esses valores foram ligeiramente superiores aos obtidos nos leitos de secagem descobertos, que tiveram redução de umidade de 86,67% e 84% para camadas iniciais de lodo de cm e 4 cm, respectivamente. Assim, no trabalho verificou-se a necessidade de investigações sobre a altura da camada inicial de lodo, recomendado por alguns autores em, cm. Palavras Chaves: lodo, biossólido, leito de secagem, desaguamento de lodo e fossas sépticas. INTRODUÇÃO Segundo Neto et al. (1999), o tanque séptico foi a primeira unidade destinada ao tratamento dos esgotos, sendo até hoje a mais empregada, podendo ser economicamente aplicado desde pequenas até vazões médias. A sua larga utilização pode ser explicada pela sua simplicidade de operação e manutenção. As fossas sépticas, assim como os outros tratamentos biológicos de esgotos geram lodo, sendo que a produção e estabilização do lodo de esgoto ocorrem em meio líquido, o que resulta em um produto com alto teor de umidade, normalmente superior a 96%, tendo ainda elevados teores de nutrientes e patógenos, o que o torna altamente poluente e contaminante (ANDREOLI, 1). Na cidade de Belém, onde aproximadamente 7% dos domicílios não são atendidos por rede pública de coleta de esgotos, a solução mais utilizada para destino dos dejetos e águas servidas é a fossas sépticas, o que torna elevado o número de unidades desse tipo de tratamento primário na zona urbana. Um exemplo dessa situação é que, recentemente,

2 foram implantadas cerca de 26. fossas sépticas no projeto de Recuperação da Bacia do Una, o que levou técnicos e ambientalista a buscarem soluções, tecnicamente adequadas e compatíveis com a realidade econômica da região, para o desaguamento do incremento no volume de lodo que será removido dessas fossas sépticas. O desaguamento do lodo tem a função de reduzir o teor de umidade para melhorar o transporte e facilitar a destinação final do mesmo, podendo ocorrer de forma natural ou em equipamentos eletromecânicos. Um dos processos naturais é o leito de secagem, no qual a redução de umidade ocorre por percolação da água em uma camada drenante e pela evaporação natural da água em contato com a atmosfera. Esse sistema apresenta baixo investimento inicial de implantação e operação simplificada, podendo ter ou não cobertura. A utilização de cobertura é um ponto de divergência entre muitos autores. Samudio (199) observa que a variação climática influencia significativamente no funcionamento dos leitos de secagem, sendo que o alto índice de precipitação pluviométrica e a umidade acentuada podem aumentar a duração do ciclo de secagem. Para van Haandell e Lettinga (1994), a cobertura serve para proteção contra chuva e geadas. Em seus experimentos, Mendonça & Campos () constataram que o teor de sólidos em leitos de secagem cobertos foi superior ao observado nos leitos de secagem descobertos, devido à ocorrência de chuvas freqüentes no período. Com opinião contrária podem ser citados Jordão e Pessoa (199), que observaram que a secagem do lodo digerido não é afetada pelas chuvas. GALLEGOS apud AISSE et al. (1999) é outro autor que considera a cobertura de leitos de secagem como solução extremamente onerosa e de utilidade discutível, já que as águas de chuva, aproveitando a porosidade da massa em processo de secagem, acabam percolando e sendo retiradas pelo sistema de drenagem. Jordão e Pessoa (199) concluem citando que em países tropicais não se justifica o uso de cobertura nos leitos de secagem, já que esta torna o processo bastante oneroso e injustificável. Também existe a necessidade de se estabelecer a altura de camada de lodo inicial que é satisfatória para que seja atingida a eficiência dos leitos de secagem. No entanto, a Norma Brasileira não faz referência a altura mais apropriada a ser aplicada nos leitos de secagem. Segundo Imhoff (1996), a espessura da camada inicial de lodo deve ser de,m, sendo que a área dos leitos pode ser determinada para sete ciclos de secagem por ano, o que corresponde a altura acumulada anual de 1,4m de lodo fluido. O presente trabalho foi motivado pelo fato do poder público do município de Belém já ter instalado leitos de secagem para desaguamento do lodo de fossas sépticas, porém tendo ainda dúvidas quanto à necessidade de cobertura e da altura da camada inicial de lodo. METODOLOGIA A pesquisa foi realizada em 4 leitos de secagem construídos no Campus da Universidade Federal do Pará (UFPa), sendo dois cobertos e dois descobertos. Na Figura 1 é apresentada fotografia do sistema experimental. Figura 1: Sistema Experimental de Desaguamento de Lodo da UFPa

3 Essas unidades tinham as seguintes dimensões:,9 m de largura, 1, m de comprimento e 1,4 de altura, tendo sido preenchidas com material de diferentes granulometrias, de acordo com as recomendações da NBR-12.9/1992, que estabelece as características do meio drenante de leitos de secagem, conforme apresentado na Tabela 1. Tabela 1: Camadas do meio drenante Material Tijolos maciços (1 x x 7,), com espaçamento de aproximadamente 2,4 cm entre um e outro, tendo os espaçamentos preenchidos com areia. Areia Seixo do tipo 1 e 2 Seixo da tipo 3 e 4 Seixo do tipo 4 Espessura da camada - 1 cm cm cm cm No trabalho foi utilizado lodo proveniente de tanques sépticos que recebiam somente efluentes domiciliares. Esse material foi removido por caminhões tipo limpa-fossa e transportado até o Campus Experimental da UFPa, quando foram dispostos nos leitos de secagem experimentais. O monitoramento consistiu de ensaios do desaguamento de lodo em leitos de secagem com alturas iniciais da camada de lodo de cm e 4 cm, sendo, para esses valores iniciais verificado o desempenho dos leitos de secagem com e sem cobertura. Na Tabela 2 são relacionadas as características dos leitos de secagem utilizados no experimento. Tabela 2: Características dos Leitos de Secagem. Leito de Secagem Cobertura Altura Inicial Lodo (cm) Volume Lodo (litro) 1 Sim 27 2 Não 27 3 Sim não 4 4 Durante o lançamento do lodo nos leitos de secagem foi determinado o teor de sólidos totais (3.374 mg/l), sendo definido o período de dias para avaliação do desaguamento do lodo nos 4 (quatro) leitos de secagem monitorados. A medição da altura do lodo disposto nos leitos de secagem ocorreu a cada 3 dias: 1 o medição ( ); 2 a medição (.12.1); 3 a medição (2.1.2); 4 a medição (.1.2); a medição (8.1.2); 6 a medição (11.1.2); 7 a medição (14.1.2); 8 a medição (17.1.2); 9 a medição (.1.2); 1 a medição (23.1.2); e 11 a medição (26.1.2). Nos procedimentos de medição foram utilizadas réguas graduadas instaladas em cada leito de secagem. No trabalho também foram verificados os valores de precipitação pluviométrica, com base nos dados fornecidos pela Estação Metereológica da Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente do Estado Pará SECTAM. A precipitação observada no período foi a seguinte: dia 27/12/1 (, mm), dia 31/12/1 (29,2 mm), dia 2/1/1 (19, mm), dia 3/1/2 (, mm), dia 4/1/2 (4, mm), dia 7/1/2 (68,7 mm), dia 8/1/2 (7,9 mm), dia 9/1/2 (41,7 mm), dia 1/1/2 (,6 mm), dia 11/1/2 (6, mm), dia 14/1/2 (24,3 mm), dia /1/2 (38 mm), dia 16/1/2 (, mm), dia 17/1/2 (2,3 mm), dia 18/1/2 (8,2 mm), dia 21/1/2 (36, mm), dia 22/1/2 (1,4 mm), dia 23/1/2 (, mm), dia 24/1/2 (6,4 mm), dia /1/2 (9,3 mm), dia 28/1/2 (24,3 mm). RESULTADOS Na Tabela 3 são apresentados os resultados da medição da altura da camada de lodo nos leitos de secagem com e sem cobertura.

4 Tabela 3: Variação da Altura da camada de lodo no período de desaguamento Monitoramento Medição Leito Secagem Coberto Leito de Secagem Descoberto dias No dia, cm 4, cm, cm 4, cm a, cm 4, cm, cm 4, cm a 3 18, cm 13,4 cm 14, cm 26, cm a 6 1, cm - 6, cm 13, cm a 9 8, cm 9,6 cm,4 cm 9, cm a 12, cm 8, cm, cm 11, cm a, cm 7, cm, cm 11, cm a 18 3, cm 7, cm 4, cm 9,8 cm a 21 3, cm 7, cm 4, cm 8, cm a 24 3, cm 7, cm 4, cm 7, cm a 27 3, cm 6, cm 4, cm 7, cm a 3, cm 6, cm 4, cm 7,2 cm Na Tabela 3 é possível verificar que a presença da cobertura gerou pequena variação da altura durante os dias do experimento, independente da altura inicial ( ou 4 cm) e da cobertura ou não nos leitos de secagem. Também é possível verificar que a altura de lodo foi estável a partir do 18 o dia no leito coberto (, cm), o que já não ocorreu no leito de secagem descoberto com camada inicial de lodo de, cm, que somente obteve estabilização após o 24 o dia. Na Figura 1 é apresentado gráfico com a variação da altura no leito coberto com camada inicial de lodo de, cm. 3 Leito coberto com cm de Variação da Altura da Dias Figura 1 Variação da altura em leito de secagem coberto com inicial de cm No leito de secagem com inicial de cm e que apresentava cobertura, ocorreu redução no volume de lodo de 9% no 18 o dia de operação, indicando que nessas condições pode ser diminuído o período de desaguamento de lodo de fossa séptica. Na Figura 2, referente ao leito de secagem descoberto com inicial de cm, verifica-se que a estabilização da altura do lodo ocorreu a partir do 24 o dia. No entanto, já no 18 o dia a redução de umidade era acentuada, independente da cobertura, sendo de 8% a redução do volume inicial de lodo verificada nesse dia e ainda tendo sido observado um pequeno acréscimo na redução de volume de 1,66% até o final do experimento.

5 3 Leito descoberto com cm de Variação da altura da Dias Figura 2 Variação da altura em leito de secagem descoberto com inicial de cm Na figura 3 observa-se que no leito de secagem com cobertura e inicial de 4 cm a maior redução de volume aconteceu nos quinze primeiros dias, com uma redução de 83,33% do volume inicial do lodo, sendo verificado nos últimos quinze dias uma redução de 3,33%. No entanto, a estabilização da altura do leito somente ocorreu a partir do 21 o dia de experimento, o que indica que aumentando a altura (, cm para 4, cm) é conveniente aumentar o período de desaguamento do lodo. Variação da altura da Leito coberto com 4 cm de 1 3 Dias Figura 3 Variação da altura em leito de secagem coberto com inicial de 4 cm Por sua vez, a redução da altura do leito de secagem sem cobertura e com inicial de 4 cm, mostrada na Figura 4, ocorreu de forma mais acentuada até o 21 o dia, quando foi verificada redução de 81,11% do volume inicial. Contudo, a altura do lodo foi sendo reduzida progressivamente até o final do experimento, não sendo observada a sua estabilização.

6 Variação da Altura da Leito descoberto com 4 cm de 1 3 Dias Figura 4 Variação da altura em leito de secagem descoberto com inicial de 4 cm Na figura é apresentada a comparação dos resultados dos leitos 1 e 2, onde se observa que a altura da do leito com cobertura se manteve constante a partir do 18 o dia, enquanto que no leito descoberto, a altura só se manteve constante a partir do 24 o dia de secagem. Ao final dos dias do experimento o leito de secagem com cobertura apresentava 1% do volume inicial de lodo, enquanto que o leito de secagem sem cobertura apresentava 13,33% do volume inicial de lodo. Em relação ao volume de lodo, ao final do experimento os leitos 1 e 2 apresentaram 27 litros e 36 litros, respectivamente, o que possibilitou verificar que o leito com cobertura apresentou melhor desempenho no período estudado. Altura da 1 Leitos com inicial de cm Leitura Leito coberto Leito descoberto Figura Redução da altura nos leitos de secagem com altura inicial de cm Na figura 6, referente aos leitos 3 e 4, verificou-se que no leito com cobertura a altura só se manteve constante a partir do 27 o dia, enquanto que no leito sem cobertura não foi verificada estabilização da altura até o final do experimento. Ao término do trabalho foi verificado que os leitos com e sem cobertura apresentavam 13,33% e 16% do volume inicial de lodo, respectivamente. Quanto ao volume final de lodo nos leitos de secagem, observou-se que os leitos 3 e 4 apresentaram volumes finais de 4 litros e 64,8 litros, respectivamente. Observou-se novamente que a unidade com cobertura apresentou melhores resultados.

7 Altura da Leitos com inicial de 4 cm Leito coberto Leitura Leito descoberto Figura 6 Redução da altura nos leitos de secagem com altura inicial de 4 cm CONCLUSÃO Com o trabalho foi possível constatar que os leitos de secagem cobertos tiveram maior redução de umidade, apresentando diminuição volumétrica de 9% e 86,67% para a camada inicial de cm e de 4 cm, respectivamente. Esses valores foram ligeiramente superiores aos obtidos nos leitos de secagem descobertos, que tiveram redução de volumétrica de 86,67% e 84% para camadas iniciais de lodo de cm e 4 cm, respectivamente. Contudo, os resultados aproximados indicam que os leitos com e sem cobertura podem ser empregados para desaguamento de lodo de fossas sépticas no município de Belém, o que contribui para os autores que citam não ser necessária a utilização de cobertura, já que as águas de chuva podem aproveitar a porosidade do lodo em processo de desaguamento e percolarem até o sistema de drenagem dos leitos de secagem. Assim, para o caso específico da utilização dos leitos de secagem implantados pelo poder público do município de Belém para desaguamento do lodo de fossas sépticas, com o trabalho é possível observar que a utilização de cobertura é opcional, já que os leitos de secagem apresentaram desempenho ligeiramente melhor do que o observado nos leitos descobertos; e que a altura da camada inicial de lodo pode ser aumentada, desde que observado maior período de desaguamento. Independente dos resultados obtidos, ainda é recomendada a continuidade dos experimentos, para avaliar o desempenho de leitos cobertos e descobertos no desaguamento de altura inicial de lodo da ordem de 6, cm, já que essa pode ser uma das formas de reduzir a área de instalação dos leitos de secagem, desde que isso não acarrete em excessivo aumento do período de desaguamento do lodo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1992). Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário. Brasil. 37 p. AISSE, M.M. et al. (1999). Tratamento e Destino Final de Lodo Gerado em Reatores Anaeróbios. In: Tratamento de Esgotos Sanitários por Processos Anaeróbios e Disposição Controlada no Solo. Ed. Rima Artes e Textos. cap p. ANDREOLE, C. V. et al. (1). Lodo de Esgoto: Tratamento e Disposição Final. ED. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG; Companhia de Saneamento do Paraná. 483 p. INHOFF, K.; IMHOFF, K. R. Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo: Edgard Blucher, 1 p, JORDÃO, E. P. e PESSÔA, C. A. (199). Tratamento de Esgotos Domésticos. ED. ABES. 28 p. MENDONÇA, C.M. e CAMPOS, R.J. (), Comparação do desempenho de três concepções de leitos de secagem na desidratação de lodo de reator UASB, IN: IX Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.

8 NETO, C.O.A. et al. (1999). Decanto Digestores. In: Tratamento de Esgotos Sanitários por Processos Anaeróbios e Disposição Controlada no Solo. Ed. Rima Artes e Textos. cap p. van HAANDELL e LETTINGA (1994). Tratamento de Lodo. In: Tratamento Anaeróbio de Esgotos. Ed. cap. 6. SAMUDIO, M.M.E. Critério racional para dimensionamento de leitos de secagem de lodo de ETE s convencionais e do reator UASB. São Paulo, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 233 p. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Hidráulica). USP, 1993.