Caracterização do lodo residual das lagoas de lodo da estação de tratamento de água estudo de caso: ETA Gramame

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1 Caracterização do lodo residual das lagoas de lodo da estação de tratamento de água estudo de caso: ETA Gramame Claudia Coutinho Nóbrega, Sabrina Livia de Medeiros Pereira, Gilson Barbosa A claudiacn@uol.com.br Resumo Este trabalho foi desenvolvido nas lagoas de lodo da Estação de Tratamento de Água - ETA Gramame, localizada no município do Conde, Estado da Paraíba/Brasil e que abastece as cidades de João Pessoa (capital) e Cabedelo. O objetivo dessa pesquisa foi caracterizar o lodo das lagoas de lodo oriundo dos decantadores da ETA Gramame, no intuito de sugerir alternativas de tratamento e disposição final para esses despejos. Com os resultados obtidos das análises do resíduo se constatou que o valor médio de sólidos totais foram de ,65 mg/l (lagoa 1) e de ,95 mg/l (lagoa 2) e que deste valor 76,71% e 37,52% são de sólidos fixos, lagoa 1 e 2, respectivamente, e 23,29% (lagoa 1) e 62,48% (lagoa 2) são de sólidos voláteis. Esses resultados indicaram a presença de uma porção maior de material biodegradável na lagoa 2. A partir da análise granulométrica do lodo estudado, pode-se observar que o mesmo apresentou maior teor de areia grossa. Já dentre os metais encontrados na análise do lodo os maiores índices foram o de Alumínio, Chumbo e Ferro. Sendo os dois últimos acima dos padrões de lançamento exigidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (Resolução Nº 357/2005). De acordo com as análises realizadas no lodo se verificou que algumas das alternativas de destino final seriam a recuperação do coagulante (sulfato de alumínio), a utilização no solo e por último o encaminhamento a aterros sanitários. Palavras Chaves: estação de tratamento de água gramame, caracterização do lodo, destino fina, ETA, lagoa de lodo, Paraíba - Brasil 8 1. Introdução De acordo com [1], o Brasil produz nas estações de tratamento de água (ETA) convencionais, não convencionais e por desinfecção simples, 41x10 6 m³/dia de água tratada. As ETA`s convencionais de ciclo completo são responsáveis pela produção de 30,5x10 6 m³/dia, ou seja, 74,40 % da água tratada. As ETA s podem ser vistas como mini fábricas de resíduos, com produção na faixa de 1% a 4% do volume total de água tratada [2]. Correspondendo a uma geração de valor médio de m³/dia de resíduos gerados nessas ETA`s convencionais. Esses resíduos são gerados durante o tratamento da água nas ETA s, através dos processos de coagulação, floculação, decantação e filtração. No decorrer dessas atividades, são adicionados produtos químicos conduzindo a formação de resíduos. O lodo que tem origem nos decantadores e nas águas de lavagem dos filtros possui características variadas, dependendo, essencialmente, das condições apresentadas pela água bruta, dosagens dos produtos químicos utilizados, como também da forma de lavagem dos decantadores [3]. Apesar de não ser um problema recente, o efeito da disposição inadequada dos resíduos sólidos gerados pelas ETA s no meio ambiente, tem-se mostrado danoso ao mesmo, especialmente nos grandes centros urbanos, uma vez que os lodos gerados nessas estações contêm concentrações elevadas de metais pesados, principalmente de alumínio e ferro [2] [4], que ao serem lançados "in natura" em cursos d'água pode vir a levar toxicidade aos organismos aquáticos. Além desses lodos conterem metais pesados, apresentam também elevadas concentrações de sólidos, demanda química pp 8-14 ISBN

2 9 de oxigênio (DQO) e alta turbidez, que podem causar assoreamento de cursos d'águas, criação de bancos de lodo, alterações na cor e na composição química, além de alterações biológicas [5]. Na maioria das ETA s esses resíduos são lançados nos corpos d água próximos sem tratamento, em alguns casos o próprio manancial que abastece a estação de tratamento. No entanto, o aumento da preocupação e a regulamentação sobre a preservação e recuperação da qualidade do meio ambiente têm restringido e até mesmo proibido o uso deste método de disposição, impondo a procura por outros métodos que não causem danos ao meio ambiente. Os lodos de ETA s são classificados pela série de normas NBR (2004) [6] como resíduos sólidos, não sendo permitido seu lançamento in natura em águas superficiais. A Política Nacional de Recursos Hídricos, Lei 9.433/97 estabelece que, o lançamento de resíduos líquidos, sólidos ou gasosos, tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final em corpos d água, além de outros usos que alterem o regime, a quantidade ou a qualidade da água, está sujeita à outorga do Poder Público [7]. De acordo com a Política Nacional dos Resíduos Sólidos, Lei /2010, o resíduo sólido é um material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólidos ou semi sólidos, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente viáveis em face da melhor tecnologia disponível [8]. O lançamento dos resíduos gerados em ETA s, em corpos d água, pode ser considerado crime ambiental, de acordo com a Lei 9.605/98, devido aos efeitos diretos causados ao ambiente aquático do corpo receptor e danos à fauna aquática. De acordo com [9], os métodos de disposição final de lodos podem-se incluir lançamento na rede coletora, em lagoas com grande tempo de detenção, aplicação no terreno, aterros sanitários e aproveitamento de subprodutos. Os três últimos métodos exigem a redução de seu volume, através da drenagem da água livre, reduzindo assim o seu volume e aumentando a sua densidade, de tal forma que possa promover seu manuseio com facilidade. Este estudo foi realizado na Estação de Tratamento de Água de Gramame, que abastece os municípios de João Pessoa e Cabedelo. O resíduo (lodo) gerado pelos decantadores dessa estação é encaminhado a duas lagoas de lodo que se situam adjacente a ETA. As lagoas foram construídas com o objetivo de sedimentar o resíduo e eliminar a água sobrenadante através de dispositivo que lança o efluente descartável no rio Gramame à jusante do reservatório Gramame/Mamuaba, reduzindo assim o volume do lodo para a disposição final no aterro sanitário. Porém, desde sua inauguração, em março de 1991, esse processo de remoção e encaminhamento ao aterro não foi realizado. Uma das grandes dificuldades na escolha de alternativas de engenharia que contemplem o tratamento de despejos gerados em ETA é a escassez de dados e de bibliografia nacional a respeito do assunto. No Brasil, poucas ETA s têm apresentado soluções que objetivem a minimização da quantidade de despejos gerados, seu tratamento e sua disposição final [10]. O objetivo dessa pesquisa foi caracterizar o lodo das lagoas de lodo oriundo dos decantadores da ETA Gramame, no intuito de sugerir alternativas de tratamento e disposição final para esses dejetos. 2. Desenvolvimento O estudo foi realizado na Estação de Tratamento de Água Gramame, localizada no município do Conde/Paraíba, Brasil. A tecnologia de tratamento é convencional de ciclo completo, vazão média atual de 1917 L/s, utiliza como coagulante Sulfato de Alumínio e o lodo gerado nos decantadores são encaminhados a 2 lagoas de lodo localizadas adjacentes a ETA.

3 2.1 Descrição das Lagoas de Lodo da Estação de Tratamento de Água de Gramame As duas lagoas de lodo da ETA-Gramame foram executadas para receber o lodo gerado pelo decantadores, onde por sedimentação o lodo é processado. O volume de água tratada atualmente na ETA Gramame é de 1917 L/s que corresponde a 3,84 L/s a 76,68 L/s de lodo gerado. Segundo [9] o lodo gerado pela ETA`s são de 0,2% a 4% do volume de água tratada. Na lagoa foi projetado dispositivo de eliminação da água sobrenadante, facilitando assim a desidratação do lodo. Após o processo de desidratação o lodo deveria ser periodicamente, removido das lagoas e encaminhado ao aterro, porém esse processo de remoção nunca ocorreu. Atualmente, as duas lagoas da ETA/Gramame estão desativadas e durante o tempo de funcionamento, que foi de 18 anos, de 1999 a 2008, o lodo dos decantadores encaminhados as lagoas não foram direcionados ao destino final. Portanto, o estudo será focado nesse lodo existente nas lagoas para assim encontrar soluções adequadas de destino final. 2.2 Experimento O trabalho de avaliação do experimento foi dividido nas seguintes etapas: coleta e análise qualitativa das amostras de lodo das lagoas e, análise estatística dos dados. As análises foram realizadas entre o período de Outubro de 2009 a Abril de 2010 nas duas lagoas de lodo Definição dos Pontos de Amostragem e Métodos Utilizados Definição dos pontos de coletas nas lagos de lodo Em função dos dados obtidos sobre as lagoas foram definidos 4 pontos de amostragem distribuídos. Os pontos de coletas estão localizados a 75 cm da linha de referência e a profundidade de coleta foi de aproximadamente 1m abaixo da linha d`água. Período de amostragem: As amostras foram coletadas mensalmente, tendo início em outubro de 2009 e finalizada em abril de Parâmetros analisados para as amostras de lodo: ph, DBO 5, DQO, ST, SV, SF, Al, Chumbo, Ferro, Fósforo, Nitrogênio, Potássio, COT, assim como os coliformes totais e termotolerantes. Coleta, preservação, preparação e análise das amostras: Os procedimentos de coleta, preservação, preparação e análise das amostras seguiram as metodologias preconizadas no [11] [12] [13]. Foram realizadas seis coletas nas lagoas de lodo. As referidas coletas foram feitas manualmente e os procedimentos foram realizados de acordo com o que segue abaixo: Foram coletadas 4 amostra de lodo da lagoa, em seguida as amostram foram homogeneizadas e armazenada em 2 garrafas PET`s. O procedimento foi utilizado tanto para a lagoa 1 quanto para a lagoa 2. Uma amostra de cada lagoa foi encaminhada ao Laboratório de Saneamento da Universidade da Paraíba para realizar as análises de ph, Umidade, DQO, DBO 5, Sólidos Totais, Sólidos Fixos, Sólidos Voláteis, Sólidos Totais Dissolvidos e Solúveis. E as outras amostras para o laboratório do Instituto Tecnológico de Pernambuco (ITEP), onde foram realizadas as análises de Alumínio, Ferro, Chumbo, Carbono Orgânico Total, Coliformes Totais e Termotolerantes. 10

4 11 3. Análise e Discussão dos Resultados De acordo com [10], o lodo oriundo de decantadores contém um teor de sólidos totais que variam de 1g/L a 40 g/l, ou seja mg/l a mg/l. Do total de sólidos encontrados, geralmente 75% a 90 % são sólidos fixos e 20 % a 35 % são sólidos voláteis, que representa a pequena porção biodegradável. Os valores de sólidos totais encontrados nas lagoas de lodo, que variaram de ,27 mg/l a ,38 mg/l e valor médio de ,92 mg/l para a lagoa 1 e de ,89 mg/l a ,85 mg/l e valor médio de ,49 mg/l para a lagoa 2, valores estes que estão acima dos valores citados por [10]. Os valores encontrados de sólidos fixos variaram de ,28 mg/l a ,68 mg/l e valor médio de ,02 mg/l para a lagoa 1 e de ,38 mg/l a ,04 mg/l e valor médio de ,07 mg/l para a lagoa 2. De acordo com o resultado pode-se observar que do valor médio de sólidos totais encontrados 78,28% e 68,12% são de sólidos fixos, lagoa 1 e 2, respectivamente. O percentual médio encontrado para a lagoa 1 está situado na faixa dos valores citados por [10]. Os valores de sólidos voláteis encontrados no lodo das lagoas foram de ,90 mg/l, lagoa 1 e ,42 mg/l, lagoa 2. De acordo com o resultado constatou-se que do valor médio de sólidos totais encontrados 21,72% e 31,88% são de sólidos voláteis, lagoa 1 e 2, respectivamente. Estando a lagoa 2 com o maior teor de material biodegradável e, consequentemente, menor teor de sólidos fixos, como explicado anteriormente. Os valores obtidos para a DQO variaram de 253,00 mg/l a 387,60 mg/l para o resíduo da lagoa 1 e de 213,00 mg/l a 343,00 mg/l para o resíduo da lagoa 2. Os resultados estão coerentes aos encontrados por diversos autores citados em [10]. Segundo o autor supracitado o lodo de Estação de Tratamento de Água que utiliza como coagulante o sulfato de alumínio apresenta uma maior parcela de material não biodegradável na sua composição. Os valores obtidos para a DBO 5 encontrados nas amostras de lodo das lagoas da ETA/Gramame, ficaram na faixa de 88,10 mg/l a 49,10 mg/l para a lagoa 1 e de 72,90 mg/l a 49,80 mg/l para a lagoa 2. Os resultados apresentam-se na faixa de valores citados por [10]. A relação DQO/DBO 5 dá uma idéia do tipo de matéria orgânica. A relação DQO/DBO 5 é pouco elevada, quando se encontra na ordem de 2 a 3, quando é maior, indica a predominância de matéria não biodegradável [14]. O valor da relação DQO/DBO 5 foi maior que 3, característicos para resíduos industriais onde há presença de material não biodegradável. De acordo com [15], a relação DQO/DBO 5 elevada indica a predominância de material não biodegradável no lodo. Os valores de ph ficaram compreendidos entre 5,30 a 6,47 para lagoa 1 e de 5,00 a 6,50 para lagoa 2, que é condizente com os valores encontrados na literatura referentes a lodos que utilizam como coagulante o sulfato de alumínio [10]. Os valores médios de umidades obtidos com as amostras de lodo encontradas nas lagoas foram de 92,47% para lagoa 1 e 90,15% para lagoa 2. Segundo [16], o teor de umidade de lodo de decantadores de ETA s é, geralmente, maior que 95%, apesar do lodo analisado ser oriundo de decantadores o seu teor de umidade ficou em média abaixo do valor citado pelo referido autor. Isso pode ter ocorrido em decorrência do tempo detenção que esse lodo se encontra nas lagoas, cerca de 20 anos, e sendo assim com o passar dos anos a umidade desse lodo decresceu. Os valores de Carbono Orgânico Total (COT), encontrados nas amostras da lagoa 1, nas duas coletas analisadas, foi encontrado valores de <4800 mg/kg, primeira coleta e de mg/kg para a segunda coleta, ou seja variando aproximadamente 0,48 % a 9,3%. No caso da lagoa 2 os valores encontrados foram de mg/kg, primeira coleta e de mg/kg para a segunda coleta,

5 aproximadamente 1,88% a 10,23%. Em geral as concentrações de carbono orgânico de ETA s são inferiores a 3% [17]. Foram observados que os maiores valores de metais pesados encontrados foi o aluminio, devido ao uso do sulfato de alumínio como coagulante no tratamento da água. Em relação aos outros teores de metais Além dos alumínio também foram detectados o chumbo e o ferro. Sendo os dois últimos acima dos padrões de lançamento exigidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente CONAMA (Resolução 357/2005) [18]. Os metais em especial o alumínio proveniente de ETA s, segundo [2] e [16], possuem ações tóxicas, podendo apresentar efeitos positivos ou negativos nas técnicas de tratamento, disposição final e, até mesmo, na reutilização destes resíduos. De acordo com [19] o índice de coliformes totais avalia as condições higiênicas e o de coliformes termotolerante é empregado como indicador de contaminação fecal e avalia as condições higiênicosanitárias deficientes. Para a lagoa 1 os valores encontrados de coliformes totais foram de 52 NMP/100g e de <0,3 NMP/100g e para lagoa 2 foi de 2,4 x 10³ NMP/100g e <0,3 NMP/100g. Apresentando uma pequena parcela de matéria orgânica decomposta. Os valores de coliformes termotolerantes foram de 8 NMP/100g e <0,3 NMP/100g para a lagoa 1 e de 81 NMP/100g e < 0,3 NMP/100g para lagoa 2. Os valores encontrados representam contaminação de organismos patogênicos, presente no lodo. A partir da análise de granulométrica realizada no lodo foi detectado um material com características de areia grossa, em ambos os resultados apresentados tanto para o lodo da lagoa 1 quanto para o lodo da lagoa 2. Usualmente, o lodo de ETA s apresenta características de materiais argiloso o que não foi comprovado com o lodo das lagoas de lodo da ETA Gramame. Vale salientar, que o lodo das lagoas se encontram depositado cerca de 20 anos, podendo ser este um dos motivos das características encontrados na análise do lodo. 4. Conclusões 12 A partir dos resultados obtidos nos experimentos realizados no resíduo (lodo), conclui-se que: Os lodos das lagoas apresentaram um alto teor médio de sólidos, descartando a possibilidade do descarte em corpos receptores uma vez que não se enquadram nos padrões de lançamento exigidos pelas normas vigentes. lodo estudado apresentou valores expressivos de teor de alumínio indicando assim a possibilidade de recuperação de coagulante. Como análise granulométrica realizado no lodo das lagoas não apresentou características de material argiloso, descartou-se a possibilidade do uso do lodo em materiais, como no caso das cerâmicas vermelhas e argamassa de concreto. No lodo estudado foram encontrados valores médios de sólidos dentro da faixa indicada por [10], onde o mesmo indica um teor de sólidos entre 1% a 15% como critério básico para disposição no solo. Vale ressaltar que deve ser realizada pesquisa no solo que irá receber o lodo para avaliar a capacidade de assimilação desse lodo uma vez que o lodo analisado possui um teor considerado de alumínio. lodo estudado se encontra na faixa permitida de teor de sólidos (inferior a 25%) para a disposição em aterro municipal. Referência Bibliográfica [1] Instituto Brasileiro de Geografia E Estatística IBGE. Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Departamento de População e Indicadores Sociais. Rio de Janeiro: IBGE, p.

6 13 [2] Barroso, m. M.; cordeiro, J. S. Problemática dos Metais nos Resíduos Gerados em Estações de Tratamento de Água. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária, 21., 2001, João Pessoa. Anais... João Pessoa: ABES, CD-ROM. [3] Tsutiya. M. T.; Hirata, A. Y. Aproveitamento e disposição final de lodos de estações e tratamento de água do Estado de São Paulo. In: 21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Paraíba, Anais... ABES: João Pessoa [4] Hall, W.S. & Hall, L.W., Jr (1989). Toxicity of alum sludge to Ceriodaphnia dubia and Pimephales promelas. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, v.42, p [5] Vicory, A.H. & Weaver, L. (1984). Controlling discharges of water plant wastes to the Ohio River. Journal of American Water Works Association, v.76, n.4, p [6] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR (1987). Resíduos Sólidos - Classificação. Rio de Janeiro, Brasil. [7] BRASIL. Lei n 9.433, de 08 de janeiro de Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de Diário oficial da união, Brasília, 16p. [8] BRASIL, Lei nº , de 02 de agosto de Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Diário oficial da união, Brasília, 5p. [9] Richter, C. A.. Tratamento de lodos de estações de tratamento de água. São Paulo: Edgard Blucher f. [10] Ferreira Filho, S. S.; Além Sobrinho, P. Considerações sobre o tratamento de despejos líquidos gerados em estações de tratamento de água. Engenharia Sanitária e Ambiental. v. 3, n. 3, Jul/Set. e n. 4, out/dez p [11] APHA, AWWA, WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20ª edição, Washington, E.U.A. (1998). [12] ASTM. American Society for Testing and Materials. [13] EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Manual de Métodos de Análise de Solo. [14] Souza, M. E. Problemática da digestão anaeróbia dos resíduos industriais. São Paulo: CETESB, p. (Trabalho apresentado no I Simpósio Latino-Americano sobre produção de biogás a partir de resíduos orgânicos. Anais... São Paulo, 6-17 de dezembro de 1982). [15] Von Sperling, M. (1998). Análise dos padrões brasileiros de qualidade de corpos d água e de lançamentos de efluentes. Revista Brasileira de Recursos Hídricos-RBRH. Porto Alegre, v. 3,n. 1, p , jan./mar. [16] Cordeiro, J.S. Remoção Natural de Água de Lodos de ETAs Utilizando Leitos de Secagem e Lagoas de Lodo, Rio de Janeiro: ABES, 250p [17] Araújo, A. P. M. de. Avaliação Operacional e Características do Lodo Gerado na Indústria da Água do Litoral sul de Pernambuco. Recife, f. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Pernambuco. Recife, 2006.

7 [18] Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA (Brasil). Resolução nº 357, de 17 de março de Estabelece a classificação das águas doces, salobras e salinas segundo o seu uso preponderante. [19] Siqueira, R.S. Manual de microbiologia de alimentos. Brasília: EMBRAPA, p. 14