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

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: 74605-220 - Brasil - Tel: (62) 3209-6257 ramal 207 - e-mail: 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

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

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 2003. 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

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

(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

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/02 1.060.961 136 25 Jul/02 1.098.280 112 21 Ago/02 987.114 185 34 Set/02 878.527 265 29 Out/02 955.139 132 25 Nov/02 853.189 154 29 Dez/02 857.135 203 38 Jan/03 772.349 381 72 Fev/03 754.495 135 26 Mar/03 845.703 117 22 Abr/03 804.524 109 20 Mai/03 868.537 84 16 Média anual 894.663 168 30 Tabela 2 - Volume aduzido e valores médios de cor e turbidez durante processo de automação. 6

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/03 866.329 84 16 Jul/03 852.316 87 16 Ago/03 881.345 91 17 Set/03 998.695 98 19 Out/03 911.418 365 69 Nov/03 916.791 463 87 Dez/03 871.870 399 78 Jan/04 837.595 748 144 Fev/04 914.597 439 85 Mar/04 873.513 157 28 Abr/04 885.480 128 22 Mai/04 951.110 274 54 Média anual 896.755 278 53 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 800 700 600 500 400 300 200 100 0 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

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

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

Tabela 3 Quantidade de Cloreto Férrico e Cal utilizada na ETA-Fonte antes do processo de automação. Mês Cloreto Férrico (kg) Cal (kg) Jun/02 41600 26300 Jul/02 38400 21600 Ago/02 41800 26400 Set/02 40300 25700 Out/02 44800 30200 Nov/02 43600 26000 Dez/02 48600 20800 Jan/03 52500 19100 Fev/03 45400 22600 Mar/03 48200 23000 Abr/03 42600 20000 Mai/03 48900 22800 Média anual 44725 22208 10

Tabela 4 - Quantidade de Cloreto Férrico e Cal utilizada na ETA-Fonte durante o processo de automação. Mês Cloreto Férrico (kg) Cal (kg) Jun/03 44200 22300 Jul/03 39800 26600 Ago/03 30800 25500 Set/03 38100 22100 Out/03 43300 26100 Nov/03 47200 27800 Dez/03 69900 26000 Jan/04 74400 25700 Fev/04 63600 24500 Mar/04 55500 23900 Abr/04 44400 21400 Mai/04 48800 24300 Média anual 50000 24683 11

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

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 9 0,0 0 8 0,0 0 7 0,0 0 6 0,0 0 5 0,0 0 4 0,0 0 3 0,0 0 2 0,0 0 1 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

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/02 1.060.961 45.606 4,30 24.000 2,26 Jul/02 1.098.280 45.254 4,12 50.300 4,58 Ago/02 987.114 31.075 3,15 52.420 5,31 Set/02 878.527 25.311 2,88 46.280 5,27 Out/02 955.139 22.556 2,36 26.744 2,80 Nov/02 853.189 19.490 2,28 23.660 2,77 Dez/02 857.135 22.624 2,64 25.280 2,95 Jan/03 772.349 18.782 2,43 25.440 3,29 Fev/03 754.495 13.445 1,78 21.740 2,88 Mar/03 845.703 15.384 1,82 24.240 2,87 Abr/03 804.524 14.774 1,84 23.400 2,91 Mai/03 868.537 19.776 2,28 25.260 2,91 Média anual 894.663 24.506 2,74 30.730 3,43 14

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/03 866.329 15.472 1,79 28.500 3,29 Jul/03 852.316 14.258 1,67 29.720 3,49 Ago/03 881.345 16.268 1,85 29.960 3,40 Set/03 998.695 19.956 2,00 29.380 2,94 Out/03 911.418 20.521 2,25 25.390 2,79 Nov/03 916.791 20.565 2,24 24.580 2,68 Dez/03 871.870 30.122 3,45 23.640 2,71 Jan/04 837.595 28.417 3,39 23.020 2,75 Fev/04 914.597 26.089 2,85 25.000 2,73 Mar/04 873.513 20.977 2,40 24.800 2,84 Abr/04 885.480 22.248 2,51 25.800 2,91 Mai/04 951.110 15.888 1,67 30.400 3,20 Média anual 896.755 20.898 2,33 26.683 2,98 15

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 6 0.0 0 0 5 0.0 0 0 4 0.0 0 0 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 / 0 4 3 0.0 0 0 2 0.0 0 0 1 0.0 0 0 0 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

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 ) 894.663 896.755 Cor (uc) 168 278 Turbidez (NTU) 30 53 Descarga de decantadores (m 3 ) 24.506 20.898 Perda (%) 2,74 2,33 Água de lavagem de filtros (m 3 ) 30.730 26.683 Perda (%) 3,43 2,98 Consumo Cloreto Férrico (kg) 44.725 50.000 Consumo de Cloreto Férrico em função do volume de água tratada (g/m 3 ) 50,96 56,11 Consumo Cal Micropulverizado (kg) 23.708 24.683 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

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, 1997. Anais eletrônicos II-020. Rio de Janeiro, ABES. p. 1134-1145. 18

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, 1997. Anais eletrônicos II-070. Rio de Janeiro, ABES. p. 1501-1507 19