MINIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE LODOS GERADOS EM UMA ETA ATRAVÉS DE SUA AUTOMAÇÃO

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1 MINIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE LODOS GERADOS EM UMA ETA ATRAVÉS DE SUA AUTOMAÇÃO PAULO SÉRGIO SCALIZE ( 1 ); WELLINGTON CYRO DE ALMEIDA LEITE ( 2 ); JOSÉ ALBERTO FORNAZZARI ( 3 ) RESUMO O trabalho foi baseado em um levantamento de dados no período de junho de 2002 a maio de 2004, totalizando 12 meses sem automação e 12 meses com automação. Neste período foi observado que após implantação da automação o consumo de água para lavagem de filtro e para descarga de decantador passou de 2,7% para 2,33% e de 3,43% para 2,98%, respectivamente. Isto permitiu concluir que o processo de automação minimizou a produção de lodo. Pode ser observado também que devido à qualidade da água bruta ter sido pior no período de automação ocorreu um maior consumo de produtos químicos. Palavras-chave: automação; lodo de estação de tratamento de água; meio ambiente; minimização; recuperação; resíduos. 1 Engenheiro Civil. Mestre e Doutor em Engenharia Civil Hidráulica e Saneamento, pela Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo. Professor Adjunto da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás. Coordenador do Curso de Engenharia Ambiental da UFG. Endereço: Av.: Universitária, 1488 Setor Universitário Goiânia - GO - CEP: Brasil - Tel: (62) ramal pscalize.ufg@gmail.com. 2 Graduado em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia Civil de Araraquara, Mestre e Doutor em Engenharia Civil Hidráulica e Saneamento, pela Universidade de São Paulo. Professor Doutor na Área de Saneamento Ambiental da Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá UNESP. 3 Funcionário do Departamento Autônomo de Água e Esgotos da Cidade de Araraquara-SP. 1

2 1 INTRODUÇÃO Existem inúmeras Estações de Tratamento de Água (ETAs) em operação no Brasil, sendo que apenas algumas possuem sistemas de tratamento e de disposição final adequados para lodo gerado no processo. Visando melhorar a qualidade do meio ambiente e atender a legislação, estes resíduos devem ser tratados e dispostos adequadamente. Além do tratamento, podemos empregar técnicas ou estudos para viabilizar sua minimização. O Objetivo do presente trabalho foi de realizar levantamento de dados de operação de uma ETA, visando, através da automação, a minimização da produção de resíduos gerados na ETA. 2 REVISÃO DA LITERATURA Segundo diversos autores a automação beneficia a qualidade do tratamento de água com a diminuição de produtos químicos e menor quantidade de resíduos gerados. ITALIANO et al. (2004) relataram que os resultados obtidos com a automação dos reservatórios podem ser resumidos em dois pontos, um relacionado com a melhoria técnica, que permitiu a Autarquia o levantamento de importantes informações sobre as características do sistema de abastecimento de água na região estudada, possibilitando a sua otimização e outra financeira, que promoveu uma redução de gasto com folha de pagamento. PINTO et al (1997) relataram que a automatização pode ser considerada uma necessidade para otimização da confiabilidade e da relação custo beneficio na maioria dos processos. Diz ainda que no caso das estações de tratamento de água, pode-se ter um sistema monitorado e controlado a distância (informatizado) ou realmente automatizado com sistema local inteligente tomando ações de forma independente 2

3 na própria estação, com gerenciamento através de relatórios fornecidos por um adequado software de supervisão. VANDERLEI et al (1997) relataram em seu trabalho a experiência da Caesb na Automação da ETA do Rio Descoberto, ressaltando os benefícios resultantes do acompanhamento e participação efetiva de suas diversas áreas técnicas na implantação do sistema, quais sejam, as fases de projeto, especificação, elaboração dos aplicativos, fiscalização, comissionamento e startup. Diz ainda que a parceria entre as áreas técnicas da Caesb e as empresas contratadas, nas diversas fases mencionadas, permitiu trazer ao empreendimento informações valiosas, decorrentes da experiência técnica da Caesb, e aprimorar o Sistema de Automação em todas as fases de execução do processo. 3 METODOLOGIA A metodologia empregada neste projeto está descrita nos itens subseqüentes, sendo que os dados foram obtidos através dos relatórios diários de operações. 3.1 Qualidade e Qualidade da água bruta Foi verificada a qualidade da água bruta aduzida a ETA-Fonte, em termos de cor e turbidez bem como o volume aduzido no período estudado, ou seja de junho de 2002 a maio de Nesta etapa foram levantados os fatores que influenciaram na qualidade. 3.2 Quantidade de produtos químicos utilizados No período estudado foi levantada a quantidade de produtos químicos (cloreto férrico e cal) empregados no tratamento da água. Os dados foram analisados em termos de massa total e consumo por m 3 de água tratada. 3

4 3.3 Volume de água de lavagem de filtro e descarga de decantadores Através dos relatórios foram levantados os volumes de água gasto nas lavagens dos filtros e descargas dos decantadores. Estes dados foram levantados antes e durante a automação. 3.4 Automação da ETA-Fonte Foram verificados e acompanhados todos os equipamentos empregados na automação da ETA-Fonte, que estão ilustrados nas Figuras 1 a 4 Figura 1 Equipamentos para leitura de turbidez da água. (a) (b) Figura 2 Equipamento para dosagem do cloreto férrico (a) e ponto de aplicação (b). 4

5 (a) (b) Figura 3 Conjunto de equipamentos para medir a diferença de cargas presentes na água após receber alcalinizante e coagulante. (a) (b) Figura 4 Conjunto de Equipamento para leitura de turbidez da água de saída dos decantadores e dos filtros. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os dados relativos a operação da ETA-Fonte foram levantamentos em um período de 2 anos, sendo que entre junho de 2002 e maio de 2003 a ETA- Fonte não possuía nenhum sistema de automação e, entre junho de 2003 e maio de 2004, algumas etapas do processo de tratamento de água da ETA-Fonte já se encontravam automatizados. 5

6 4.1 Qualidade e quantidade de água captada para tratamento na ETA-Fonte A quantidade e a caracterização da água captada é muito importante para avaliarmos a quantidade de produtos químicos utilizados no tratamento da ETA-Fonte, bem como o volume de lodo gerado. Nas Tabelas 1 e 2 encontram-se os volumes aduzidos e os valores médios de cor e turbidez no período antes da automação após iniciar a automação, respectivamente. No gráfico da Figura 1 foram plotados os valores de cor e turbidez comparando a variação antes e depois do processo de automação. Tabela 1 Volume aduzido e valores médios de cor e turbidez antes do processo de automação. Mês Vol. aduzido Cor (uc) Turbidez (ut) (m 3 ) Jun/ Jul/ Ago/ Set/ Out/ Nov/ Dez/ Jan/ Fev/ Mar/ Abr/ Mai/ Média anual Tabela 2 - Volume aduzido e valores médios de cor e turbidez durante processo de automação. 6

7 ju n h o ju lh o agos to s e te m b ro o u tu b ro n o ve m b ro d e z e m b ro ja n e iro fe ve re iro m a rç o a b ril m a io V alores de Cor (uc ) e Turbidez (NTU ) Mês Vol. aduzido Cor (uc) Turbidez (ut) (m 3 ) Jun/ Jul/ Ago/ Set/ Out/ Nov/ Dez/ Jan/ Fev/ Mar/ Abr/ Mai/ Média anual C O M P A R A Ç Ã O D O S V A L O R E S D E C O R E TU R B ID E Z D A Á G U A B R U TA A N TE S E D E P O IS D A A U TO M A Ç Ã O C o r - p e r ío d o ju n h o /0 2 a m a io /0 3 T u r b id e z - p e r ío d o ju n h o /0 2 a m a io /0 3 C o r - p e r ío d o ju n h o /0 3 a m a io /0 4 T u r b id e z - p e r ío d o ju n h o /0 3 a m a io /0 4 P e río d o (m ê s ) Figura 1 Comparação entre os valores de cor e turbidez da utilizada no tratamento antes e durante a automação. 7

8 No Gráfico da Figura 1 pode ser observado que antes da automação os valores de cor e turbidez, determinados na água utilizada no tratamento, foram menores que no período onde a ETA-Fonte estava sendo automatizada. A diferença ocorreu entre os meses de outubro e fevereiro, sendo justificadas pelas atividades antrópicas nas áreas a montante da captação. No período onde ocorreram picos de cor e turbidez foram detectadas, em algumas plantações de soja, a ausência de curvas de nível bem um processo erosivo (Figura 2), carreando sólidos para o interior do Ribeirão das Cruzes, deteriorando a qualidade da água aduzida a ETA-Fonte (Figura 2). Este processo de degradação culminou com o rompimento de uma represa existente no Ribeirão das Cruzes. Nas fotografias da Figura 3 pode ser vista a represa antes e depois de romper. Figura 2 Área plantada com soja com ausência de curvas de nível e processo erosivo e Fotografia evidenciando a qualidade da água bruta. 8

9 Figura 3 Fotografia da represa antes e após romper. 4.2 Quantidade de produtos químicos utilizados no tratamento A quantidade de produtos químicos utilizados no tratamento de água é função da qualidade e quantidade de água a ser tratada. Nas Tabelas 3 e 4 estão contidas, respectivamente, as quantidades mensais de Cloreto Férrico e Cal antes e durante a automação da ETA-Fonte. Na Tabela 5 e 6 estão contidas as quantidades de Cloreto Férrico e Cal por metro cúbico de água tratada, respectivamente, antes e durante o processo de automação. No gráfico da Figura 4 pode ser observado o consumo de Cloreto Férrico e Cal em função do volume aduzido de água bruta. 9

10 Tabela 3 Quantidade de Cloreto Férrico e Cal utilizada na ETA-Fonte antes do processo de automação. Mês Cloreto Férrico (kg) Cal (kg) Jun/ Jul/ Ago/ Set/ Out/ Nov/ Dez/ Jan/ Fev/ Mar/ Abr/ Mai/ Média anual

11 Tabela 4 - Quantidade de Cloreto Férrico e Cal utilizada na ETA-Fonte durante o processo de automação. Mês Cloreto Férrico (kg) Cal (kg) Jun/ Jul/ Ago/ Set/ Out/ Nov/ Dez/ Jan/ Fev/ Mar/ Abr/ Mai/ Média anual

12 Tabela 5 Quantidade de Cloreto Férrico e Cal/m 3 de água tratada na ETA-Fonte antes do processo de automação. Mês Cloreto Férrico/água tratada (g/m 3 ) Cal/água tratada (g/m 3 ) Jun/02 39,21 24,79 Jul/02 34,96 19,67 Ago/02 42,35 26,74 Set/02 45,87 29,25 Out/02 46,90 31,62 Nov/02 51,10 30,47 Dez/02 56,70 24,27 Jan/03 67,97 24,73 Fev/03 60,17 29,95 Mar/03 56,99 27,20 Abr/03 52,95 2,49 Mai/03 56,30 26,25 Média anual 50,96 24,79 Tabela 6 - Quantidade de Cloreto Férrico e Cal/m 3 de água tratada na ETA-Fonte durante processo de automação. Mês Cloreto Férrico/água tratada (g/m 3 ) Cal/água tratada (g/m 3 ) Jun/03 51,02 25,74 Jul/03 46,70 31,21 Ago/03 34,95 28,93 Set/03 38,15 22,13 Out/03 47,51 28,64 Nov/03 51,48 30,32 Dez/03 80,17 29,82 Jan/04 88,83 30,68 Fev/04 69,54 26,79 Mar/04 63,54 27,36 Abr/04 50,14 24,17 Mai/04 51,31 25,55 Média anual 56,11 27,61 12

13 ju n h o ju lh o a g o s to s e te m b ro o u tu b ro n o v e m b ro d e ze m b ro ja n e iro fe v e re iro m a rç o a b ril m a io C loreto F érrico (g /m3) e cal (g /m3) C O N S U M O D E P R O D U TO S Q U ÍM IC O S E M F U N Ç Ã O D O V O L U M E D E Á G U A TR A TA D O 1 0 0, , , , , , , , , ,0 0 0,0 0 c lo r e to ( g /m 3 ) - p e r ío d o ju n h o /0 2 a m a io /0 3 c a l ( g /m 3 ) - p e r ío d o ju n h o /0 2 a m a io /0 3 c lo r e to ( g /m 3 ) - p e r ío d o ju n h o /0 3 a m a io /0 4 c a l ( g /m 3 ) - p e r ío d o ju n h o /0 3 a m a io /0 4 P e río d o (m e s e s ) Figura 4 Consumo de Cloreto Férrico e Cal em função do volume de água aduzido para tratamento na ETA-Fonte. 4.3 Volume de lodo das descargas de decantadores e lavagens de filtros Um dos aspectos que deve ser levado em consideração para avaliar a eficiência da automação da ETA-Fonte é o volume de lodo gerado com as descargas de decantadores e lavagens de filtros, antes e durante o processo de automação. Na Tabela 7 e 8 estão contidos estes volumes, respectivamente. Estão contidas também as porcentagens de perda para as duas situações, podendo ser observado a diminuição do lodo gerado após a automação. 13

14 No Gráfico da Figura 5 está evidenciando o volume de lodo gerado com as descargas de decantadores e lavagens de filtros, antes e durante o processo de automação. Tabela 7 Volume de lodo gerado antes do processo de automação. Mês Volume aduzido (m 3 ) Descarga de decantador (m 3 ) Perda (%) Água de lavagem de filtros (m 3 ) Perda (%) Jun/ , ,26 Jul/ , ,58 Ago/ , ,31 Set/ , ,27 Out/ , ,80 Nov/ , ,77 Dez/ , ,95 Jan/ , ,29 Fev/ , ,88 Mar/ , ,87 Abr/ , ,91 Mai/ , ,91 Média anual , ,43 14

15 Tabela 8 Volume de lodo gerado durante o processo de automação. Mês Volume aduzido (m 3 ) Descarga de decantador (m 3 ) Perda (%) Água de lavagem de filtros (m 3 ) Perda (%) Jun/ , ,29 Jul/ , ,49 Ago/ , ,40 Set/ , ,94 Out/ , ,79 Nov/ , ,68 Dez/ , ,71 Jan/ , ,75 Fev/ , ,73 Mar/ , ,84 Abr/ , ,91 Mai/ , ,20 Média anual , ,98 15

16 ju n h o ju lh o a g o s to s e te m b ro o u tu b ro n o v e m b ro d e ze m b ro ja n e iro fe v e re iro m a rç o a b ril m a io V o lu m e d e L o d o (m 3 ) V O L U M E D E L O D O G E R A D O N A S D E S C A R G A S D E D E C A N TA D O R E S E L A V A G E N S D E F IL TR O S L o d o d e s c a rg a d e d e c a n t a d o re s - p e rí o d o ju n h o / 0 2 a m a io / 0 3 Á g u a d e la v a g e m d e f ilt ro s - p e rí o d o ju n h o / 0 2 a m a io / 0 3 L o d o d e s c a rg a d e d e c a n t a d o re s - p e rí o d o ju n h o / 0 3 a m a io / 0 4 Á g u a d e la v a g e m d e f ilt ro s - p e rí o d o ju n h o / 0 3 a m a io / P e río d o (m e s e s ) Figura 5 Gráfico evidenciando o volume de lodo gerado com as descargas de decantadores e lavagens de filtros, antes e durante o processo de automação. 4.4 Quadro geral da ETA-Fonte antes e durante o processo de automação Na Tabela 9 é apresentado um quadro geral da operação da ETA-Fonte com os valores médios de um período de 24 meses, sendo 12 meses antes e 12 meses durante o processo de automação. O processo de automação minimizou a produção de lodo das descargas de decantadores e lavagens de filtros. A redução foi de 14,92% para a descarga de decantadores e 13,37% para água de lavagem de filtros, representando uma redução de perda de 6,17% para 5,31%, em função do volume de água tratada. Deve ser levado em consideração que durante o período onde estava sendo realizada a automação a qualidade de água foi deteriorada devido às atividades antrópicas, 16

17 levando a um maior consumo de Cloreto Férrico e Cal Micropulverizado. Apesar da quantidade de produtos químicos ter sido maior no período onde estava sendo realizada a automação, em função da pior qualidade da água bruta, o volume de lodo das descargas de decantadores e lavagens dos filtros foi menor. Tabela 9 Valor médio anual dos dados de operação da ETAfonte para a situação antes e durante o processo de automação. DADOS DE OPERAÇÃO DA ETA- FONTE Valor médio anual sem automação Valor médio anual com automação Volume aduzido (m 3 ) Cor (uc) Turbidez (NTU) Descarga de decantadores (m 3 ) Perda (%) 2,74 2,33 Água de lavagem de filtros (m 3 ) Perda (%) 3,43 2,98 Consumo Cloreto Férrico (kg) Consumo de Cloreto Férrico em função do volume de água tratada (g/m 3 ) 50,96 56,11 Consumo Cal Micropulverizado (kg) Consumo de Cal em função do volume de água tratada (g/m 3 ) 24,79 27,61 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES O presente trabalho permitiu concluir que: A implantação da automação melhorou o desempenho da ETA, reduzindo a produção de resíduo; 17

18 Apesar da redução do consumo da água de lavagem de filtro e descarga de decantadores será necessário um plano de recuperação na Micro-bacia montante da Captação, visando o uso sustentável do solo, melhorando a qualidade da água e a conseqüente redução na quantidade de produtos químicos empregados para o seu tratamento e o volume de resíduo gerado; Visando o não lançamento do resíduo gerado pela ETA no curso d água, poderia ser empregada a recirculação da água de lavagem de filtro para a entrada do tratamento e o lançamento, após equalização, do resíduo de descarga de decantadortes na ETE via rede coletora de esgotos; AGRADECIMENTOS Agradecimento à CAPES pelo apoio financeiro concedido para participar no XIV SILUBESA. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ITALIANO, W. L; NOZAKI, A. K; NOZAKI, V. T;HOJAIJ, A.; SARGI, J. M.(2004).Automação de unidades de abastecimento de água avanço tecnológico e redução de gastos. In: Assembléia Nacional da ASSEMAE, 34, Caxias do Sul RS. Anais eletrônicos trabalho 16, 7p. PINTO, O. E.; INOURE, M. M.; SILVA, G. F. (1997). Automação de estação de tratamento de água. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 19., Foz do Iguaçu, Anais eletrônicos II-020. Rio de Janeiro, ABES. p

19 VANDERLEI, A. R. B.; SOUZA, J. L.; BAROBOSA, A. B. D. (1997). Automação da ETA-Rio Descoberto. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 19., Foz do Iguaçu, Anais eletrônicos II-070. Rio de Janeiro, ABES. p