II-149 CARACTERIZAÇÃO E CLARIFICAÇÃO DA ÁGUA DE LAVAGEM DO FILTRO DE UMA ETA QUE UTILIZA COMO COAGULANTE O SULFATO DE ALUMÍNIO Cristiano Olinger (1) Engenheiro Civil pela Fundação Universidade Regional de Blumenau (FURB). Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Márcio Cardoso Bacharel em Química pela Fundação Universidade Regional de Blumenau (FURB). Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Flávio Rubens Lapolli Engenheiro Civil e Sanitarista. Doutor pela Escola de Engenharia de São Carlos USP e Universidade de Montpellier II França. Professor do Departamento de Engenharia Sanitária - Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Endereço (1) : Rua Padre Orlando Maria Murphy, 37 Centro Brusque SC CEP:88351-170 - Brasil - Tel: (47) 350-1588 - e-mail: cristianoolinger@ens.ufsc.br RESUMO Até hoje, vem se dando pouca importância aos resíduos formados nas estações de tratamento de água (ETAs), sendo que os mesmos, continuam sendo dispostos sem qualquer tratamento nos corpos receptores mais próximos das estações agravando ainda mais os problemas ambientais. Alguns estudos já realizados descritos por Cornwell(1987), mostram que estes resíduos provocam grandes alterações nos corpos receptores onde são lançados. Os maiores problemas são verificados nas estações que dispõem seus resíduos por intervalos de tempo muito longos aumentando consideravelmente a concentração de sólidos. Por isto, deve-se buscar alternativas para a redução do volume e disposição final adequada dos resíduos formados nas estações de tratamento de água (ETAs). Uma das melhores soluções que vem sendo alcançada para redução do volume destes resíduos é sua recirculação após clarificação. Neste estudo, apresenta-se alguns resultados obtidos na caracterização e clarificação da água de lavagem de um filtro rápido por gravidade na estação de tratamento de água (ETA)-Centro de Brusque/SC que utiliza um sistema convencional de tratamento com o emprego de sulfato de alumínio como coagulante. PALAVRAS-CHAVE: Água de Lavagem de Filtro, Caracterização de Água, Clarificação de Água. INTRODUÇÃO A grande maioria das estações de tratamento de água (ETAs) brasileiras continua lançando normalmente os resíduos provenientes da lavagem dos filtros e descarga dos decantadores sem qualquer tratamento. Apesar das leis ambientais irem contra esta prática, ela continua sendo utilizada devido ser a solução mais econômica e, também, devido a falta de uma fiscalização maior pelos órgãos ambientais. Este trabalho foi realizado para buscar uma alternativa de tratamento para os resíduos provenientes da (ETA)-Centro de Brusque/SC, sendo que esta estação possui uma vazão média em torno de 180 l/s e a perca com a lavagem dos filtros pode chegar próximo a 1,4% do volume total de água tratada, equivalente a um volume de aproximadamente 6700 m³/mês. O trabalho consistiu em estudar primeiramente a qualidade do resíduo proveniente da lavagem do filtro e, em seguida, a qualidade do sobrenadante após um tempo de sedimentação de 30 min. ABES Trabalhos Técnicos 1
Os resultados obtidos são próximos aos obtidos em alguns estudos já realizados quanto ao reaproveitamento do sobrenadante. Verificou-se, também pelos resultados a não necessidade de uma lavagem de filtro em tempo superior a 4 minutos devido ao pouco ganho na qualidade da água após este período. No entanto, esses aspectos merecem pesquisas mais aprofundadas. A realização destes estudos contou com apoio e participação da SAMAE Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto de Brusque-SC através do auxílio de seus funcionários na coleta e análise das amostras. CARACTERÍSTICAS DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA A estação de tratamento de água observada na pesquisa foi a estação do centro da cidade de Brusque-SC, com vazão de projeto para tratamento de 260 L/s, com funcionamento 24 horas por dia e uma vazão média de 180 L/s. A estação é do tipo convencional sendo a água bruta submetida aos processos de coagulação, floculação, decantação, filtração e desinfecção. A captação fica a 1200 m da estação, junto ao rio Itajaí-Mirim, com um desnível de 68 m. A água captada então é bombeada até a estação onde passa pelo sistema de tratamento até atingir as exigências para consumo (Padrões de Potabilidade). O processo de coagulação é realizado com a adição de sulfato de alumínio em uma Calha Parschall, em seguida, segue-se o tratamento onde a água passa pelos floculadores, sendo 2 do tipo Walking Beam, com gradientes de velocidade iguais: G1= 40 s -1 e G2= 20 s -1 e 3 floculadores de eixo vertical, com gradientes de velocidade iguais: G1= 40 s -1 e G2=G3= 20 s -1. Após os floculadores, o processo continua nos decantadores, sendo no número de quatro. Os decantadores são de alta taxa com placas inclinadas de fibrocimento, sendo que 2 tem seu fundo chato. A descarga do lodo é realizada 1 vez ao mês e, os outros 2, tem fundo tipo Dortmund, sendo a descarga do lodo feita de modo automático, a cada 1 hora. A filtração é realizada em 6 filtros rápidos por gravidade sendo todos do tipo leito misto: areia + antracito. A lavagem dos filtros vem sendo feita a cada 2 dias de funcionamento totalizando a lavagem de 90 filtros/mês. A lavagem dos filtros é feita com introdução de água tratada no sentido ascencional, com alta pressão e vazão. Os despejos provindos da lavagem dos filtros seguem para um canal e em seguida para o esgoto. A desinfecção da água para posterior consumo é feita com dióxido de cloro. O filtro estudado possui uma área de 13,10 m² e sua vazão foi controlada em torno de 26 L/s durante a realização dos ensaios, alcançando uma taxa de filtração em torno de 173 m³/m².dia. O volume de água gasto em cada lavagem do filtro é de aproximadamente 63 m³, com um tempo de lavagem de 8 minutos. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL As coletas foram realizadas durante a lavagem do filtro número 3 utilizando como tempo de detenção o prazo de 48 horas. As amostras eram coletadas diretamente das calhas por meio de baldes considerando os seguintes tempos de lavagem: 0, 2, 4, 6, 8 minutos e a amostra composta que era a união das amostras coletadas. Foram realizadas 5 coletas da água de lavagem do filtro 3. O prazo de 48 horas para cada lavagem foi o escolhido por ser o utilizado normalmente pela ETA. Após a coleta eram feitas as seguintes análises: - Da água de lavagem do filtro Sólidos sedimentáveis em cone de Imhof (após 30 minutos fazia-se a leitura); turbidez; cor; ph; sólidos totais dissolvidos; condutividade. Após os 30 minutos no cone de Imhof retirava-se a amostra sobrenadante e fazia-se as seguintes análises: Turbidez; cor; ph; sólidos totais dissolvidos; condutividade; cloretos; sulfatos; alumínio; manganês; ferro. RESULTADOS OBTIDOS A Tabela 1 contém as principais características estudadas com as respectivas médias obtidas na realização das análises da água de lavagem do filtro 3. 2 ABES Trabalhos Técnicos
Tabela 1: Características da água de lavagem estudadas na ETA/Centro-Brusque. Características Tempo de lavagem (minutos) estudadas Composto (0-8) 0 2 4 6 8 Média Sólidos Sedimentáveis (ml/l) 20,6 111,2 4,9 0,3 0,2 0,1 Média Cor (uc) 563,8 2199,6 288,6 59,0 42,6 32,6 Média Turbidez (ut) 110,4 507,8 58,7 11,2 8,8 7,2 Média ph 7,2 7,1 7,2 7,2 7,2 7,1 Média Sólidos Totais Dissolvidos (ppm) 47,4 45,1 46,9 48,7 48,6 48,8 Média Condutividade (µs) 94,6 90,2 94,8 97,3 96,8 97,6 Na Tabela 2 descrevemos as características estudadas com as respectivas médias do sobrenadante da água de lavagem do filtro 3 após 30 minutos de sedimentação. Tabela 2: Características do sobrenadante da água de lavagem estudadas na ETA/Centro-Brusque. Características Tempo de lavagem (minutos) estudadas Composto (0-8) 0 2 4 6 8 Média Cor (uc) 62,0 40,4 46,8 26,8 23,0 20,6 Média Turbidez (ut) 11,2 7,4 9,1 4,9 4,1 3,4 Média ph 7,5 7,5 7,5 7,5 7,4 7,4 Média Alumínio (mg/l) 0,5 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 Média Ferro (mg/l) 0,62 0,53 0,58 0,21 0,15 0,14 Média Manganês (mg/l) 0,42 0,58 0,40 0,34 0,34 0,16 Média Cloretos 11,42 8,90 10,82 10,94 11,30 10,10 Média Sulfatos 12,00 11,00 12,20 12,40 11,60 11,80 Média Sólidos Totais Dissolvidos (ppm) 48,9 44,8 49,3 49,9 50,1 50,0 Média Condutividade (µs) 97,4 89,6 98,0 99,5 100,2 99,3 Conforme pode-se visualizar na figura 1 os sólidos sedimentáveis diminuem conforme aumenta-se o tempo de lavagem e chega se tornar quase estabilizado após os 4 minutos. ABES Trabalhos Técnicos 3
Figura 1: Média dos Sólidos Sedimentáveis em função do tempo de lavagem do filtro 3 ETA Brusque. 1000,00 Sólidos Sedimentáveis (ml/l) 100,00 10,00 1,00 0,10 0 2 4 6 8 Tempo de Lavação (min) Na figura 2 têm-se os resultados comparativos entre a cor da água de lavagem e da água sobrenadante após sedimentação de 30 minutos, ficando também, evidenciado a queda brusca dos valores após os 4 minutos de lavagem. No comparativo da água de lavagem com a água sobrenadante percebe-se também que os melhores resultados foram obtidos com uma maior quantidade de sólidos, ou seja, nos primeiros 4 minutos de lavagem. Figura 2: Média da Cor da água de lavagem e água sobrenadante em função do tempo de lavagem do filtro 3 ETA Brusque. 10000,00 1000,00 Cor (uc) 100,00 10,00 Cor (água de lavagem) Cor (sobrenadante) 1,00 0 2 4 6 8 Tempo de Lavagem (min) Na figura 3, compara-se os valores da turbidez da água de lavagem com os valores da turbidez da água sobrenadante, após sedimentação. Novamente, verifica-se o comportamento semelhante ao ocorrido nas figuras anteriores, quanto aos resultados em relação ao tempo. 4 ABES Trabalhos Técnicos
Figura 3: Média da Turbidez da água de lavagem e água sobrenadante em função do tempo de lavagem do filtro 3 ETA Brusque. 1000,00 Turbidez (ut) 100,00 10,00 Turbidez (água de lavagem) Turbidez (sobrenadante) 1,00 0 2 4 6 8 Tempo de Lavação (min) CONCLUSÕES Através dos dados obtidos fica evidente a redução dos sólidos sedimentáveis, turbidez e cor após o tempo de 4 minutos, o que caracteriza que a lavagem do filtro torna-se dispendiosa após este período com pouca redução dos parâmetros acima citados. Após uma sedimentação rápida de apenas 30 minutos e sem adição de qualquer polímero como condicionante consegue-se uma boa redução na turbidez e na cor da água resultante da lavagem dos filtros, que pode ser ainda melhorada se considerado um tempo maior de detenção e/ou a adição de polímero. Segundo estudos já realizados por Di Bernardo (1999) e Souza Filho (1998) a maior parte da água de lavagem dos filtros pode, após processo de clarificação, retornar para o inicio do processo sem alteração das características físico-químicas da água bruta, sendo que isto ficou evidenciado nos estudos realizados na ETA/Brusque. Maiores pesquisas devem ser realizados, para buscar também uma solução para os resíduos provenientes da limpeza e descarga dos decantadores. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. COSTA, E. R. H. Estudo de Polímeros Naturais como Auxiliares de Floculação com Base no Diagrama de Coagulação do Sulfato de Alumínio. São Carlos. 1992. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos-Universidade de São Paulo, 1992. 2. COSTA, E. R. H. Metodologia para o Uso Combinado de Polímeros Naturais como Auxiliares de Coagulação. XVII CONGRESSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA. 1993. Anais. Natal RN,1993. 3. DI BERNARDO, L. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água - V. I e II. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro, Brasil, 1993. 4. DI BERNARDO, L. Clarificação da Água de Lavagem de Filtros de Estação de Tratamento de Água que Utiliza Cloreto Férrico como Coagulante e Adensamento do Sedimento XX CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL 1999. Anais. Rio de Janeiro, 1999. 5. SABESP. Recuperação das Águas de lavagens, tratamento e disposição de resíduos sólidos das ETAs da RMSP. Revista DAE, v.47, n. 150, p. 216-219, dez/1987. ABES Trabalhos Técnicos 5
6. SCALIZE, P. S. Caracterização e Clarificação por Sedimentação da Água de Lavagem de Filtros Rápidos de Estações de Tratamento de Água que Utilizam Sulfato de Alumínio como Coagulante Primário. São Carlos. 1997. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos-Universidade de São Paulo, 1997. 7. SOUZA FILHO, A.G. Caracterização e Clarificação por Sedimentação da Água de Lavagem de Filtros Rápidos de Estações de Tratamento de Água que Utilizam Cloreto Férrico como Coagulante Primário. São Carlos. 1998. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos-Universidade de São Paulo, 1998 6 ABES Trabalhos Técnicos