I CARACTERIZAÇÃO DO LODO GERADO NOS DECANTADORES DA ETA-BOLONHA

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1 I CARACTERIZAÇÃO DO LODO GERADO NOS DECANTADORES DA ETA-BOLONHA Luiza Carla Girard Teixeira Machado (1) Engenheira Civil pela UFPA. Mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Doutoranda em Desenvolvimento Sustentável pelo NAEA/UFPA. Professora do Setor de Saneamento do Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará CEFET-PA. José Almir Rodrigues Pereira Engenheiro Sanitarista pela UFPA. Mestre em Recursos Hídricos pela UFPB. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC/USP. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará UFPA. Márcia Valéria Porto de Oliveira Cunha Engenheira Sanitarista pela UFPA. Especialista em Hidrogeologia pela UFPA. Mestranda em Engenharia Civil - Recursos Hídricos e Saneamento - pela UFPA. Professora do Setor de Saneamento do Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará. CEFET-PA. Maria de Nazaré Alves da Silva Engenheira Sanitarista pela UFPa. Ellem Cristiane Morais de Sousa Engenheira Sanitarista pela UFPa. Mestranda em Engenharia Civil - Recursos Hídricos e Saneamento - pela UFPA. Endereço (1) : Trav. Vileta, 1289 / 1002 Pedreira Belém Pará CEP Brasil Tel (91) cadu_carla@uol.com.br RESUMO No trabalho foi realizada a caracterização quantitativa e qualitativa dos resíduos gerados nos decantadores da Estação de Tratamento de Água do Bolonha - ETA-Bolonha, operada pela Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA) na Região Metropolitana de Belém RMB. A unidade de decantação da ETA é composta por seis decantadores convencionais, dotados de bandeja intermediária, sendo que a remoção do lodo é realizada manualmente a cada 15 dias. As amostras foram coletadas em duas fases, durante duas lavagens consecutivas, tendo sido determinados o volume de lodo e as concentrações de sólidos totais (ST), sólidos suspenso totais (SST), sólidos sedimentáveis (S.Sed.) e ph. Para avaliação do teor de material orgânico e inorgânico das amostras do lodo removido foram determinadas as frações voláteis e fixas nos sólidos. No final da pesquisa foram elaborados gráficos e tabelas para comparação dos dados obtidos com os valores encontrados por outros pesquisadores. Os resultados experimentais indicaram que o lodo removido na ETA-Bolonha apresentaou características condizentes com dados observados por outros autores, tendo valor médio do ph de 6,4, concentração de sólidos totais de 7000mg/l e volume de sólidos sedimentáveis de 465 ml/l. A relação sólidos voláteis e totais foi bastante elevada (65%). Foi possível concluir que mensalmente são produzidos m 3 de resíduos nos seis decantadores, sendo aproximadamente m 3 de água parcialmente tratada e 6060 m 3 de lodo. A perda de água na manutenção dos 6 (seis) decantadores correspondeu a aproximadamente 0,4 % do volume de água tratada na ETA Bolonha. No trabalho foi recomendada a revisão da rotina operacional utilizada na remoção do lodo dos decantadores, para reduzir os desperdícios de água durante essa operação. Para isso foi sugerida a realização de estudos para diminuir o período entre duas remoções consecutivas de lodo. PALAVRAS-CHAVE: caracterização, resíduos de ETA, lodo, perda de água. INTRODUÇÃO Por muito tempo, os resíduos sólidos (lodos) removidos dos decantadores de Estações de Tratamento de Água - ETA s foram lançados sem tratamento nos cursos de água, o que ocorreu em vários países do mundo e ainda hoje acontece em muitas ETA s brasileiras. Esses resíduos apresentam alto teor poluente/contaminante, sendo que os produtos químicos; os microrganismos e o material orgânico presentes no material sedimentado podem causar uma série de danos ao

2 corpo receptor. Um exemplo é a redução da concentração do oxigênio dissolvido nas massas líquidas pela decomposição da carga orgânica contida nesse tipo de resíduo, o que pode tornar o ambiente anaeróbio, com acúmulo de material no fundo, produção de odores desagradáveis e mortandade de peixes, algas e etc. De acordo com a AWWA (1996), há uma grande dificuldade em se generalizar os impactos que podem ser causados no corpo receptor quando do lançamento de lodos de ETA s, uma vez que dependem de fatores como as características físicas, químicas e biológicas das águas naturais (água bruta). REALI (1999) comenta que, além da água bruta, é importante observar as características do corpo receptor, os produtos químicos utilizados no tratamento, o tempo de retenção e a forma de remoção dos resíduos dos decantadores. DROSTE (1997) ressalta que as taxas de projeto de decantadores usados no tratamento de água devem considerar a qualidade da água bruta e o tipo de floco formado, os quais são dependes do coagulante utilizado e da operação da unidade de floculação. DI BERNARDO (1993) observa a sedimentação dos flocos também é relacionada com as características hidráulicas dos decantadores, sendo que algumas interferências, como turbulência, curto-circuitos e correntes secundárias podem ocasionar a ressuspensão ou prejudicar a sedimentação dos flocos. O funcionamento hidráulico inadequado reduz a eficiência dos decantadores, dificultando a remoção do lodo e aumentando o volume de água parcialmente tratada que é perdida a cada abertura dos registros instalados no fundo dessa unidade. VALENCIA (1992) comenta que a perda de água pode ser reduzida quando a remoção lodo sedimentado no fundo dos decantadores ocorre em tempos pequenos da ordem de 1 minuto. Com o advento de técnicas e procedimentos para minimizar os custos operacionais, em alguns casos, é preciso estudar o processo de remoção do lodo dos decantadores, para evitar perda direta de água parcialmente tratada; perdas indiretas, como produtos químicos presentes nos flocos sedimentados, energia elétrica utilizada no bombeamento dessa massa líquida descartada e; perdas de horas trabalhadas pelos operadores da ETE. A primeira etapa a ser vencida para tratamento dos resíduos gerados em ETA s é, necessariamente, a caracterização quantitativa e qualitativa do material removido, sendo essa razão para o desenvolvimento deste trabalho nos decantadores da ETA-Bolonha, que trata aproximadamente 65% da água distribuída para a população da Região Metropolitana de Belém - RMB. Atualmente, de 15 em 15 dias ocorre remoção manual (abertura de registros de fundo) de lodo de cada decantador, bem como, não existe nenhum sistema de tratamento antes da disposição final desses resíduos no curso de água próximo ao manancial de abastecimento. Na pesquisa foi monitorado a operação e manutenção do decantador 3, para caracterizar os lodos gerados nos decantadores da ETA-Bolonha, tendo a direção da COSANPA solicitado esse trabalho experimental para avaliar a situação com o objetivo de reduzir as perdas de água, otimizar o funcionamento dessa unidade e estudar alternativas técnicas para a disposição e tratamento dos resíduos gerados nos decantadores e filtros da ETA Bolonha. OBJETIVO Realizar a caracterização quantitativa e qualitativa dos resíduos gerados nos decantadores da ETA-Bolonha, operada pela Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA) na Região Metropolitana de Belém. METODOLOGIA ETA-BOLONHA A ETA-Bolonha foi construída dentro dos limites do Parque Ambiental de Belém para o tratamento de cerca de 65 % da água distribuída na RMB, sendo a vazão projetada de 3,2 m3/s (1ª fase) e 6,4 m3/s (2ª fase futura expansão). Atualmente, apenas a 1º fase está concluída, sendo que a vazão de operação (3,9 m3/s) supera em 0,7 m3/s a capacidade inicial projetada. Essa ETA apresenta unidades de: mistura rápida, floculação, decantação, filtração, desinfecção, correção do ph e fluoretação, estando representado na Figura 1 o fluxograma esquemático do processo de tratamento. O coagulante utilizado é o sulfato de alumínio, com dosagem variando de 8 a 14 p.p.m., dependendo da qualidade da água bruta.

3 Água Bruta Sulfato de Alumínio Calha Parshall 06 Floculadores com 03 Misturadores Cal Flúor Cloro Armazenamento 08 Filtros Duplos 06 Decantadores Distribuição Figura 1 Fluxograma do processo de tratamento ETA-Bolonha UNIDADES DE DECANTAÇÃO A ETA-Bolonha, possui seis decantadores do tipo convencional, dotados de bandeja intermediária e de limpeza manual. O período de operação de cada decantador é de aproximadamente 15 dias, após o qual é totalmente descarregado pela abertura de três registros de fundo (R1, R2 e R4) e de um registro auxiliar (R3), conforme mostrado na Figura 2. A B C R R R R Figura 2 Corte simplificado do decantador da ETA- Bolonha PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Nesta pesquisa foi caracterizado o resíduo proveniente do decantador 3 da ETA-Bolonha. O tempo de esvaziamento do decantador variou de 90 a 110 minutos, sendo que as amostras de lodo foram coletadas em intervalos regulares de 10 minutos até seu completo esvaziamento, conforme procedimento a seguir: Com o auxílio de um balde com capacidade para 10 litros coletou-se o lodo nas quatro válvulas de fundo do decantador; Do conteúdo homogeneizado retiraram-se as amostras, as quais foram encaminhadas para o Laboratório da UFPa, para serem determinados o ph e a série de sólidos de cada uma delas, de acordo com o método descrito em APHA, AWWA, WEF (1995). No final da pesquisa foram elaborados gráficos e tabelas para possibilitar a comparação dos dados obtidos com os valores encontrados por outros pesquisadores.

4 RESULTADOS CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DO RESÍDUO Cada decantador apresenta dimensões de 5,20 m de altura útil (0,35 m de borda livre), 28,0 m de comprimento e 20,0 m de largura, tendo nove regiões de formato cônico (46 m 2 de área na base e 3,66 m de altura) para armazenamento do lodo. O volume total de cada decantador é de 3417 m 3, sendo 2912 m 3 destinados à massa líquida (volume útil) e 505 m 3 para armazenamento de lodo. Uma vez que de 15 em 15 dias é esvaziado todo o volume do decantador (líquido e lodo), mensalmente é descartado 6834 m 3 por decantador (5824 m 3 de água parcialmente tratada e 1010,16 m 3 de lodo), o que totaliza descarte da ordem de m 3 nos seis decantadores. Desse total, m 3 de água parcialmente tratada é perdida, enquanto que 6060 m 3 corresponde ao lodo. Ou seja, na unidade de decantação ocorrem perdas de aproximadamente 0,4% da água tratadas na estação. De acordo com CASTRO et al (1997) a vazão média de resíduos gerados em uma ETA se encontra na faixa de 1 a 3%, sendo que 10% referem-se a descarga de decantadores e 90% à água de lavagem de filtros. Assim, em torno de 0,3% dos resíduos são gerados nos decantadores, valore este aproximado ao encontrado para a ETA- Bolonha. CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DO RESÍDUO Na Figura 3 está apresentada a variação da concentração de sólidos do material removido no registro 1, durante a descarga do decantador 3. De acordo com esta figura pode-se notar que a evolução da concentração de sólidos totais nas duas fases oscila ao longo do tempo, apresentando valor médio de 9400 mg/l, podendo atingir pico de mg/l no início da descarga. Os registros 2 e 4 apresentaram valores médios de 7600 e 5400 mg/l, respectivamente. Já o registro 3, auxiliar, apresentou valor médio de 1500 mg/l, resultado bem inferior aos demais obtidos. Esta diferença pode ser explicada pela localização do registro 3, o qual está situado acima dos demais, entre a zona de acúmulo de lodo e a de massa líquida. (mg/l) fase 1 fase (min) Figura 3 : Variação de sólidos totais no registro 1 durante a descarga do decantador. A relação entre sólidos voláteis e sólidos totais variou entre 59% e 87% nos quatros registros do decantador 3, o que demonstra o alto teor de matéria orgânica presente no resíduo. A Figura 4 apresenta a fração correspondente aos STV e STF em relação aos ST no registro 1- fase 2, que teve média de 65,5%.

5 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% (min) stv stf Figura 4 : Relação entre STV e STF do registro 1 fase 2 Os sólidos suspensos totais do lodo nas fases experimentais 1 e 2, tiveram comportamento semelhante ao observado para os sólidos totais. Durante a fase 2 foram obtidas concentrações de 2400 mg/l no registro 1, 3015 mg/l no registro 2, 60 mg/l no registro 3 e 2018 mg/l no registro 4, sendo que o menor valor dos sólidos suspensos no registro 3 pode ser explicado pela sua localização no decantador. (mg/l) R1 R R3 R (min) Figura 5 : Resultado típico da variação de SST- fase 2 Os sólidos sedimentáveis para a fase 1 (Figura 6) foram em média de 383 ml/l para o registro 1, 687 ml/l para o registro 2, 19 ml/l para o registro 3 e 459 ml/l para o registro 4. Estes resultados indicam que o lodo apresenta baixa sedimentabilidade, exceto no registro 3, devido a baixa concentração de sólidos obtida conforme citado anteriormente. O mesmo comportamento foi verificado na fase 2.

6 ml/l R1 R2 R3 R (min) Figura 6 : Resultado da variação dos sólidos sedimentáveis durante a descarga do decantador na fase 1 O ph do lodo apresentou valores médios de 5,9 e 6,6 durante as duas fases experimentais, o que é condizente com os valores encontrados na literatura (TEIXEIRA, 1999; MONTGOMERY, 1985 apud RICHTER, 2001). A Figura 7 apresenta a variação de ph nos registros R1, R2, R3 e R4, durante a fase ,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 R1 R2 R3 R (min) Figura 7 : Valores de ph do Lodo removido do decantador fase 1 CONCLUSÕES Em função dos resultados experimentais e do acompanhamento da rotina operacional do decantador 3 da ETA-Bolonha, conclui-se: Mensalmente são produzidos m 3 de resíduos nos seis decantadores, sendo aproximadamente m 3 de água parcialmente tratada e 6060 m 3 de lodo. O total do descarte corresponde a 0,40% da água tratada na estação. O ph apresentou valores médios (6,4) condizentes com os encontrados na literatura; O teor de ST, apresentou valores médios de 0,7% para as duas fases experimentais, estando de acordo com os da literatura (PATRIZZE, 1998 apud REALI, 1999; TEIXEIRA, 1999; MONTGOMERY, 1985 apud RICHTER, 2001); Devido o baixo teor de sólidos obtido no Registro 3 (auxiliar), estudos devem ser conduzidos no intuito de verificar a viabilidade de reuso direto dessa massa líquida dentro da ETA-Bolonha; O lodo apresentou grande concentração de STV (65% dos ST) e, conseqüentemente, baixa concentração de STF, o que pode estar relacionada com as características do manancial de abastecimento, que possui uma elevada quantidade de matéria orgânica segundo dados da COSANPA; A análise da evolução do teor de sólidos no lodo durante o esvaziamento do decantador, se constitui em uma ferramenta principal para a proposição de uma alternativa técnica e economicamente viável para o tratamento dos resíduos da ETA-Bolonha;

7 Devem ser revistos os procedimentos para remoção do lodo dos decantadores, a fim de se minimizar os desperdícios de água durante essa operação, sendo recomendado a realização de estudos para reduzir o período entre duas remoções consecutivas de lodo, ou ainda, a possibilidade de se realizar descargas intermediárias de lodo de fundo, com a finalidade de se manter ou aumentar o período entre as operações de limpeza. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1- AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the examination of water and wastewater. 19 Ed. Washington, AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS; U. S. ENVIROMENTAL PROTECTION AGENCY. Management of water treatment plant residuals. American Society of Civil Engineers, New York, 294 p CASTRO, A.; DIAS, A.; RENNÓ, C.; CÉSAR, L. DEMATTOS, M.; MONTEIRO, T. O problema da caracterização qualitativa e quantitativa dos efluentes gerados nas estação de tratamento de água o caso da unidade de tratamento e recuperação de resíduos UTR do sistema Rio das Velhas. Anais do 200 Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro, 10/05/1999 a 14/05/ DI BERNARDO, L. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Volumes I e II, 481 p. Associação Brasileira de engenharia Sanitária e Ambiental ABES. Rio de Janeiro, DROSTE, R. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. 800 p.john Wiley & Sons. New York REALI, M.A.P. (coord). Noções gerais de tratamento e disposição final de lodos de estações de tratamento de água. Rio de Janeiro. Projeto PROSAB. ABES, RICHTER, C.A. Tratamento de lodos de estações de tratamento de água. Editora Edgard Blucher Ltda. São Paulo, TEIXEIRA, L.C.G.M. Adensamento por gravidade de lodos produzidos em estações de tratamento de água. São Paulo, p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 9- VALENCIA, J.A. Teoria y Pratica de la Purificacion del Agua. 684p. Asociación Colombiana de Ingenieria Sanitaria y Ambiental ACODAL, 1992.