A EXPERIÊNCIA DA CAESB EM RECUPERAÇÃO DE ÁGUA DE LAVAGEM DE FILTROS E DESIDRATAÇÃO DE LODO DE ETA Ângela Biaggini Diniz Barbosa (1) Bacharel em Química pela Universidade de Brasília (1981); Química Analista Industrial pela Universidade Federal da Bahia (1983); Química da Companhia de Água e Esgotos de Brasília - CAESB desde 1984. Endereço (1) : AOS 08 - bloco E - apto. 508 - Área Octogonal Sul - Brasília - DF - CEP: 70660-085 - Brasil - Tel: (061) 234-1429 - Fax (061) 325-7337. RESUMO Este trabalho relata a experiência da CAESB no reaproveitamento da água de lavagem dos filtros da ETA-RIO DESCOBERTO, em Brasília - DF, após sua clarificação em adensadores e na desidratação do lodo adensado em decanters centrífugos. Os primeiros quatro meses de operação desse sistema mostraram que o retorno do sobrenadante dos adensadores à estação não comprometem o desempenho da ETA-RD, desde que sejam realizadas algumas manobras operacionais periódicas. Foi também verificada uma ótima performance do processo de desidratação do lodo. PALAVRAS-CHAVE: Água de Lavagem, Desidratação de Lodo, Decanters Centrífugos. INTRODUÇÃO O reaproveitamento da água de lavagem dos filtros da ETA-RIO DESCOBERTO teve como fundamentos básicos dois aspectos: a questão ambiental, ligada ao controle da poluição da bacia do Rio Descoberto, e o energético, já que o sistema permite a reutilização de cerca de 170 l/s de água, evitando-se que esta mesma quantidade de água seja bombeada de um ponto significativamente distante e com elevado desnível geométrico. O tratamento de resíduos de estações de tratamento de água vem sendo objeto de atenção dos projetistas e dos responsáveis pela operação destes sistemas tanto pelo aspecto ambiental, como pelo econômico. Para a Estação de Tratamento de Água Rio Descoberto a recuperação de sua água de lavagem foi prevista já na primeira etapa implantada em 1986(4 m 3 /s). Nesta primeira etapa o Sistema de Recuperação de Água de Lavagem (SRAL) era constituído de dois adensadores e vinte leitos de secagem. O projeto inicialmente previa o bombeamento da água de lavagem da ETA-RIO DESCOBERTO (ETA-RD) para a ETA-TAGUATINGA (ETA-TG), uma estação convencional vizinha à ETA- RD, onde, em conjunto com a água do sistema Currais/Pedras, sofreria tratamento completo. Já o lodo dos decantadores e a água de lavagem da ETA-TG seriam encaminhados aos adensadores. O lodo adensado seria 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1501
descartado para os leitos de secagem e o sobrenadante aduzido à caixa de chegada da ETA- RD. Figura 1: Fluxograma SRAL, primeira etapa ETA_RD ETA TAGUATINGA SOBRENADANTE ETA RD ADENSADOR AGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS TANQUE DE EQUALIZAÇÃO AGUA LAVAGEM DOS FILTROS ADENSADOR LODO ADENSADO LEITOS DE SECAGEM TANQUE DE ARMAZENAMENTO DE AGUA DE LAVAGEM Na época de implantação deste sistema a ETA-TG encontrava-se desativada para obras de melhorias. Foram então realizadas tentativas de recuperar-se a água de lavagem da ETA-RD encaminhando-a direto aos adensadores, mas vários problemas, entre eles construtivos nos leitos de secagem, inviabilizaram esta operação. Posteriormente, o projeto de Melhorias e Ampliação da ETA-RD previu a construção de novos adensadores providos de raspadores mecanizados para a remoção e espessamento de lodo e a instalação de prensas desaguadoras para desidratação do lodo adensado. Todavia, durante a implantação desse projeto, a CAESB optou pela substituição das prensas desaguadoras por centrífugas, tendo em vista estudo realizado por técnicos do Departamento Municipal de Água e Esgotos, de Porto Alegre - RS (LERSCH et al., 1992), na ETA Belém Novo, que aponta as vantagens das centrífugas em relação às prensas para desidratação de lodo de estações de tratamento de água, não só no custo inicial de aquisição, como também, simplicidade de instalação, menor manutenção e mão de obra para operação do sistema e, de maneira marcante, no custo operacional dos equipamentos. Obteve-se ainda a informação (CAESB, 1995) de que as prensas adquiridas pela CAESB para Estação de Tratamento de Esgotos Sul vinha apresentando elevado custo de operação e de manutenção, tais como: alto consumo de polieletrólito; desalinhamento freqüente das telas, causando descontinuidade operacional; substituição de peças de alto custo, principalmente rolamentos com freqüência bastante superior àquela prevista inicialmente. Além disso constatou-se na prática os problemas ocasionados pelo spray gerado pelas prensas em operação. A estes aspectos, soma-se o baixo teor de sólidos da torta, na faixa de 12 A 15%. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1502
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA BRUTA E DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO A ETA - RIO DESCOBERTO é abastecida pela água do Lago Descoberto, principal manancial do Distrito Federal. As características principais da água desse manancial, conforme os boletins operacionais da ETA-RD, no período de fevereiro de 1986 a maio de 1997, encontram-se na tabela 1: Tabela 1: Características da Água Bruta. CARACTERÍSTICAS FAIXA DE VARIAÇÃO Turbidez (NTU) 2,0-105 Cor Aparente (UC) 5-120 ph 6-7,2 Coliformes Totais (nmp/100 ml) 50? 1600 A estação, com capacidade instalada de 6m 3 /s, tem como processo de tratamento a filtração direta auxiliada pela pré-floculação. Como coagulante é utilizado o Sulfato de Alumínio, além da cal para correção de ph em complemento da alcalinidade da água bruta. A dosagem desse coagulante varia na faixa de 2,0 a 11,0 mg/l. É também utilizado polímero não iônico ou aniônico de baixa carga, como auxiliar de floculação. Após a pré-floculação e filtração a água passa para as etapas de cloração, fluoretação e correção de ph. Caso haja necessidade de pré-cloração, está prevista também a aplicação de amônia (cloroamoniação). Figura 2: Fluxograma de Processo da ETA-RD. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1503
DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE ÁGUA DE LAVAGEM A água de lavagem dos filtros é encaminhada a tanques de acumulação dotados de agitadores tipo turbina para evitar a precipitação de sólidos. Destes tanques a água de lavagem é bombeada para dois adensadores com diâmetro de 18m, cada um, (taxa de aplicação de 40m 3 /m 2 x dia), equipados com mecanismo de adensamento de lodo. O sobrenadante desses adensadores é encaminhado a dois tanques de equalização que, posteriormente, retorna a caixa de chegada da ETA-RD para seu reaproveitamento. O lodo adensado é encaminhado a dois tanques-pulmão dotados de agitadores tipo turbina e, em seguida, através de bombas de deslocamento positivo dotadas com inversor de freqüência levado a dois decanters centrífugos, um com capacidade de 26 m 3 /h para processar a produção máxima prevista (17,27m 3 /h) e outro de 8,5 m 3 /h em condições de operação para processar a produção média de lodo (7,39 m 3 /h). Os decanters centrífugos são dotados de sistema automático de variação da velocidade diferencial rosca/tambor, auto-regulável. Na linha de alimentação das centrífugas é realizada a aplicação de polieletrólito utilizando-se também bombas de deslocamento positivo com inversor de freqüência. O efluente clarificado pode ser bombeado para os adensadores ou descartado para a rede de águas pluviais. O lodo desidratado é encaminhado através de rosca transportadora a caçambas de 6 ton. e, posteriormente, descartado em uma cascalheira desativada onde, agregado ao solo auxiliará na recuperação do mesmo. Existe, ainda, uma lagoa de lodo como alternativa de descarte para o caso de excesso de produção de lodo, ou em caso de necessidade de paralisações para manutenção dos equipamentos. As figuras 3 e 4 a seguir ilustram o SRAL. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1504
Figura 3: Sistema de recuperação de Água de Lavagem. Figura 4: Sistema de desidratação de Lodo. RESULTADOS E DISCUSSÃO 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1505
A avaliação dos resultados obtidos na recuperação da água de lavagem dos filtros da ETA-RD indica uma excelente tratabilidade da mesma, sem o comprometimento do desempenho da estação de tratamento de água. Entretanto, nos primeiros meses de operação foram verificados alguns picos de turbidez da água bruta que, inicialmente, não foram relacionados ao retorno da água clarificada proveniente dos adensadores que à caixa de chegada da ETA-RD. Posteriormente foi constatado que as variações da qualidade da água afluente à estação originavam-se da água clarificada, chegandose a verificar uma elevação da turbidez desta última para até 900 NTU durante um pico. Nesse momento a mistura da água clarificada com a água bruta proveniente da barragem variou de 30 para 120 NTU. Também foram constatadas variações da qualidade da água proveniente dos tanques de equalização. Esse problema foi resolvido passando-se a proceder a descargas diárias do lodo acumulado nos tanques de equalização. Já para evitar-se a elevação da turbidez na água dos adensadores, passamos a controlar sistematicamente a concentração do lodo adensado, de forma que o mesmo não ultrapasse a faixa de 2,5 a 3,0% de sólidos. Em função da concentração do lodo adensado medido, é definida a freqüência, números de horas de operação e qual equipamento deverá entrar em operação. Excluindo-se os eventos ocorridos, acima citados, os resultados encontrados para o sobrenadante dos adensadores que retorna à ETA-RD encontram-se na tabela 2. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1506
Tabela 2: Valores Medidos no Sobrenadante dos Adensadores. PARÂMETRO FAIXA DE VARIAÇÃO Coliformes Totais (nmp/100ml) 7? 1600 Coliformes Fecais (nmp/100ml) ausência - 4 Turbidez (NTU) 6,7-60,0 Cor (UC) 9-70 Alumina (mg/l) 0,04-0,50 O sistema de desidratação de lodo, desde o início da pré-operação, tem apresentado ótima performance. A concentração do lodo desidratado é sempre superior a 30%, atingindo freqüentemente concentrações da ordem de 35%. A eficiência de captura também vem se mantendo elevada, variando entre 95 a 98,5%. Essa performance é demonstrada na figura 3 onde foram plotados valores obtidos em diferentes dias observando-se uma periodicidade aproximada de 7 dias, o que mostra a estabilidade dos resultados. Figura 5: Performance dos Decanters ao Longo de Dois Meses de Operação. PERFORMANCE DOS DECANTERS CENTRÍFUGOS 50 Conc. Lodo Adensado Conc. Lodo Desidratado Concentração de Sólidos (%) 40 30 20 10 0 3/04/97 9/04/97 17/04/97 23/04/97 6/05/97 17/05/97 23/05/97 28/05/97 4/06/97 11/06/97 Data No início da pré-operação foi utilizado polieletrólito catiônico de média carga na desidratação do lodo e o consumo verificado estava na faixa de 1.6 a 2.0 Kg/ton. sólidos secos. Posteriormente foi constatado um incremento do consumo do polímero atingindo-se até 5 Kg/ton. sólidos secos, demonstrando-se com isso que este tipo de polieletrólito não era mais o adequado para ser utilizado na floculação do lodo a ser desidratado. Por isso, iniciou-se a realização de testes com polieletrólitos aniônicos de alta carga reduzindo assim o consumo para a faixa anterior, de 2,0 Kg/ton. sólidos secos. Embora não houvesse sido previsto nenhum dispositivo de agitação nos tanques-pulmão de lodo adensado, sua introdução se fez necessária já na pré-operação com o objetivo de conferir homogeneidade ao lodo, de forma a se obter estabilidade no desempenho das centrífugas. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1507
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES O curto período de operação do Sistema de Recuperação de Água de Lavagem dos filtros da ETA-Rio Descoberto nos permite observar que a reutilização desta água é viável sem o comprometimento dos resultados alcançados no efluente final dessa Unidade de Tratamento permitindo o aproveitamento de um volume de água equivalente a 170l/s, volume este que deixa de ser descartado na bacia do Rio Descoberto. Já a avaliação do desempenho do sistema de desidratação do lodo demonstra uma elevada eficiência na separação da fase sólida da fase líquida, com resultados muito estáveis. A operação dos equipamentos envolvidos é de relativa simplicidade, necessitando no entanto, que a equipe de operação tenha um treinamento específico. Novos testes com outros tipos de polímeros deverão ser realizados com vistas à otimização do processo de desidratação do lodo. Encontra-se em andamento, negociações entre a CAESB e a Fundação Para Incremento da Pesquisa do Aperfeiçoamento Industrial-FIPAE / Escola de Engenharia de São Carlos - USP para realização de um convênio visando a investigação de outros parâmetros biológicos e físico-químicos, para a otimização do processo de recuperação da água de lavagem e os estudos do lodo produzido (ensaios de lixiviação, solubilização, possibilidade de mistura do lodo adensado com esgoto sanitário, etc.) com vistas a formular alternativas para sua utilização ou disposição. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. LERSCH, E.C, BARRADAS J.L., TOMATIS P.P. Relatório Final da Comissão de Lodos - DMAE, nov. 1992. 2. CAESB. Seleção da Solução Para Desidratação do Lodo da ETA-RD, dez. 1995. 19 o Congresso Brasileiro de Eng enharia Sanitária e Ambiental 1508