4. Sistema Convencional
Destino final do
Remoção
efluente tratado (lago,
rio, corpo d´água) especial
Entrada
ETE
Caixa de Decantador Decantador
areia primário secundário
grades
Legenda: Retorno sobrenadante Reator
• Fase liquida sendo clarificada Bomba
biológico
• Sobrenadante retorno a ETE de lodo
• Lodo (sólido) remoção e Recirculação de lodo
tratamento
Destino final do lodo
desidratado: Espessador Flotador
• lançamento rede coletoras, de lodo
• em lagoas com largo tempo de
detenção,
• aplicação no terreno,
• aterro sanitário e Condicionamento e
Digestor de lodo
aproveitamento de subprodutos secagem de lodos
5. Tratamento do Lodo
Introdução
Fase Líquida Fase Sólida
• Baixo tempo de permanência • Elevado tempo de
na ETE permanência na ETE
• Volume elevado • 1-2% da vazão total
• Efeito poluidor imediato • 50% da carga poluidora
• Desperta maior interesse original
• Representa 30 - 50% da
despesa operacional
5
6. Sistema Convencional
Destino final do
Remoção
efluente tratado (lago,
rio, corpo d´água) especial
Entrada
ETE
Caixa de Decantador Decantador
areia primário secundário
Resíduos Sólidos
1. Gradeamento e/ou
peneiras
2. Areia (caixa)
3. Óleo (separador)
4. Escuma (decantadores)
Espessador Flotador
5. Lodo químico
de lodo
6. Lodo biológico
7. Separados de filtros
8. Carvão ativado
Condicionamento e
9. Meio filtrante exaurido Digestor de lodo
secagem de lodos
10. Resíduo troca iônica
7. Tratamento do Lodo
Introdução
Onde são gerados os Resíduos numa ETE?
Detritos sólidos retidos em grades ou peneiras (material
gradeado)
Areia depositadas na “caixas de areia”
Óleo separado no separador água/óleo
Escuma, separada em decantadores primários e secundários
Lodos químicos separados em decantadores e/ou flotadores
Lodos biológicos separados em decantadores e flotadores
Soluções concentradas separadas em filtros de membranas
Carvão ativado separados em filtros
Material filtrante exaurido retirado de filtros
Resíduos de processos de troca iônica
7
8. Tratamento do Lodo
Introdução
Classificação dos resíduos sólidos
Segundo a NBR 10.004 os resíduos são agrupados
em 3 classes:
Resíduo Classe I: Perigosos
Resíduo Classe II A: Não Perigosos (Não inertes)
Resíduo Classe II B: Não Perigosos (Inertes)
8
9. Tratamento do Lodo
Introdução
São resíduos de que
Ausência ou
Não se enquadram
São aqueles
mistura de resíduos
na Classe I e II-A,
periculosidade.
apresentam
podem quede
sólidos ter se
periculosidade:
Resíduo
propriedades, NBR
submetidos a tais
Inflamabilidade;
restaurantes;
como: não tenham
10006,
1. Classe I Perigosos Corrosividade;
Madeira;
nenhum de seus
biodegradabilidade,
Reatividade;
constituintes metais;
Sucata de
2. Classe II Não perigosos combustibilidade ou
Toxicidade;
Papel e papelão;
solubilizados de
solubilidadefundição;
Areia de em
- II A Inerte acordo com os
água.
Patogenicidade.
padrões de teste de
Plástico
- II B Não inerte solubilização.
Serragem
Periculosidade de um resíduo: Característica apresentada por um resíduo que, em função de suas
propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar:
a) risco à saúde pública, provocando mortalidade, incidência de doenças ou acentuando seus índices;
b) riscos ao meio ambiente, quando o resíduo for gerenciado de forma inadequada. (Item 3.2 da NBR 10004)
1
Item 4.2 da NBR 10004 9
10. Tratamento do Lodo
Introdução
O que é o Lodo ? Em uma ETA ...
Resíduo constituído de água e sólidos suspensos
originalmente contidos na fonte de água, acrescidos de
produtos resultantes dos reagentes aplicados à água
nos processos de tratamento.
Fontes: lodos decantados (ou flotados) e água de
lavagem dos filtros
Geração: 0,2 a 5% do volume tratado
10
11. Tratamento do Lodo
Introdução
O que é o Lodo ? Em uma ETE ...
Mistura sólida e semi-sólida complexa e variável de
substâncias orgânicas e inorgânicas
Aspecto desagradável e mau cheiroso (lodo bruto)
Contém elevada concentração de água > 95%
Produzido continuamente é o principal subproduto do
tratamento de efluentes
Manejo e disposição final exige planejamento criterioso
11
12. Tratamento do Lodo
Introdução
E agora... Joga na tal da
O que faço “Disposição
com o lodo ? Final”
Operação
Projetista 12
13. Tratamento do Lodo
Introdução
O que fazer com o Lodo ?
A disposição final dos resíduos dos sistemas de tratamento de água e
esgoto representa um grande problema de âmbito mundial, por razões
técnicas e econômicas. A disposição desses resíduos é uma
operação complexa que geralmente ultrapassa os limites da estação e
exige a interface com outras áreas de conhecimento. Sua gestão,
normalmente representa 20 a 60 % dos custos operacionais de uma
ETE/ETA.
No Brasil a coleta esgotos atende a 40,12% da população urbana. Do
volume coletado, apenas 40% atualmente recebe tratamento
adequado. Grande parte deste resíduo até recentemente era lançada
indiscriminadamente em rios. No entanto, com a evolução da
legislação ambiental, as operadoras vêm sendo obrigadas a destinar
adequadamente estes resíduos. (Fonte: PROSAB)
13
14. Tratamento do Lodo
Introdução
O Lodo tem utilidade ?
Possui valor agregado potencial
Alto teor de matéria orgânica
Contém macro e micro nutrientes
Deve ser encarado como insumo e não como
resíduo perigoso
Reciclagem agrícola Biossólido (a depender !!!)
14
15. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
Lodo Primário (bruto)
Lodo Ativado Excedente
Lodo Químico (terciário)
15
16. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
O que é o Lodo Primário ?
Oriundo do decantador primário
Possui coloração acinzentada e odor ofensivo
Composição varia com esgoto bruto e a eficiência
do tratamento preliminar
Metais Pesados industrialização
Elevada concentração de patógenos
70 - 80% matéria orgânica
16
17. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
O que é o Lodo Ativado ?
Massa Líquida SS do reator biológico
Massa floculenta, marrom de odor agradável
Em ambiente anaeróbio torna-se séptico
rapidamente apresentando coloração escura e
odor desagradável
Descarte regular (idade do lodo) controla
população de microrganismos no reator biológico
17
18. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
O que é o Lodo Químico ?
Origem: na coagulação da água para remoção de
cor e turbidez (ETA e ETE)
Formados nos decantadores e filtros (ETA e ETE)
Formado nos decantadores secundários (ETE)
Coagulantes metálicos formam sais insolúveis,
ex: FeCl3, FeCl2, Fe2(SO4)3, Al2(SO4) 3
Volume reduzido
Tratado em conjunto com os outros tipos de lodo
18
19. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
Lodo Químico de Sulfato de Alumínio
Al2(SO4)3 + 6H2O 2 Al(OH)3 ↓ + 6H+ + 3SO42-
1 mg/l se sulfato de alumínio comercial Al2(SO4)3
.14H2O contém 17% de Al2(SO4)3 e forma 0,26
mg/l de Al(OH)3
Lodo sedimenta com relativa facilidade
Baixa compactilidade (alto volume e baixo teor de
sólidos)
Prática: Lodos com menores concentrações de
Al(OH)3 são mais fáceis de adensar 19
20. Tratamento do Lodo
Tipos de Lodo
Lodo Químico de Coagulantes Férricos
Sulfato férrico: Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2
Fe(OH)3 ↓ + 3CaSO4 + 6CO2
Cloreto férrico: 2FeCl3.6H2O + 3Ca(HCO3)2 2
Fe(OH)3 ↓ + 3CaCl2 + 6CO2 + 6H2O
1 mg/l de sulfato férrico, forma 0,56 mg/l de
Fe(OH)3
1 mg/l de cloreto férrico, forma 0,40 mg/l de
Fe(OH)3
Mesmas restrições do lodo com Sulf. Alumínio 20
21. Tratamento do Lodo
Quantidade Produzida
Lodo Primário: 60 - 70% dos SS e 20 - 30%
da DBO afluente
Lodo Ativado: até 80% da DBO afluente é
convertida em MLSS
0,6 - 0,8 kg PS / kg de DBO aplicada
ETE convencional
0,4 - 0,6 kg PS / kg de DBO aplicada
ETE aeração prolongada
21
22. Tratamento do Lodo
Tratamento
Como tratar o Lodo ?
Objetivo: obter condições adequadas para sua
disposição final.
Obter lodo em estado sólido ou semi-sólido.
Remoção de água para concentrar sólidos e
reduzir volume.
Em resumo: aplicação de método de
separação sólido-líquido
22
23. Tratamento do Lodo
Desidratação de Lodos
Operações Unitárias
Adensamento: remoção umidade
Estabilização: remoção MO
Desaguamento: remoção umidade
Secagem Térmica: estabilização e redução volume
Incineração: estabilização e redução volume
23
24. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Adensamento Objetivo
Por gravidade Redução de volume
flotação Redução de volume
centrifugação Redução de volume
24
25. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Estabilização Objetivo
estabilização, redução de
Digestão anaeróbia sólidos
estabilização, redução de
Digestão aeróbia sólidos
Estabilização química estabilização
Tratamento térmico estabilização
25
26. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Desaguamento Objetivo
Filtro prensa redução de volume
Prensa desaguadora redução de volume
Centrífuga redução de volume
Leito de secagem redução de volume
armazenamento,
Lagoas de lodo
redução de volume
26
27. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Compostagem Objetivo
reciclagem, redução de
Compostegem
volume
reciclagem, redução de
Com lixo urbano
volume
27
28. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Redução Térmica Objetivo
estabilização, redução de
Incineração volume, recuperação de energia
estabilização, redução de
Co-incineração volume
estabilização, redução de
Oxidação úmida volume
28
29. Tratamento do Lodo
Operação Unitária
Disposição Final Objetivo
Reciclagem agrícola Disposição final
Aterro sanitário Disposição final
Recuperação de áreas
Disposição final
degradadas
29
30. Tratamento do Lodo
Adensamento
Operação unitária para remoção de água
Normalmente é a primeira etapa no manejo do lodo
Objetivo: reduzir o volume preservando as
características de líquido
Altamente eficiente: adotado em praticamente
todas as ETEs
Principais tipos:
Por gravidade
Flotador
Centrífuga
30
32. Tratamento do Lodo
Adensador por gravidade
Formato circular
Diâmetro até 25 m e profundidade lateral entre 3 - 4 m
Declividade de fundo entre 1:3 - 1:6
Taxa de aplicação: 100 - 150 kg/m2.dia Lodo primário
Carga hidráulica: 16 - 32 m3/m2.dia
Favorece produção de gases gera odor ambiente
corrosivo
Lodo Primário Lodo Ativado
• decanta com rapidez • baixa taxa de decantação
• adensa com facilidade • resiste ao adensamento /
• não requer coagulante compactação
• tendência a flotar
32
34. Tratamento do Lodo
Flotador
Indicado para lodo ativado excedente e lodos
industriais ricos em óleos e graxas
Relação ar : água = 0,02 - 0,04 kg ar / kg sólido
Lodo decantado deve ser removido
Balão de saturação chega a atingir 8 atm
Lodo adensado atinge até 8% de sólidos
Unidade completamente automatizada
Exige bomba p/ pressurização, compressor de ar,
balão de saturação, válvula de alívio, raspadores
superficiais de lodo, descarte de lodo decantado
34
36. Tratamento do Lodo
Centrifuga
Princípio semelhante ao da decantação
Força centrífuga é 500 - 3000 vezes superior a força da
gravidade
Centrífugas tipo “Decanter” tambor + rosca transportadora
Diferencial de velocidade determina teor de sólidos da torta
(1 - 30 rpm)
Toda em aço inox
Utilizada para adensamento e desaguamento de lodo
Equipamento compacto, não emite aerossol ou ruído
excessivo
Custo de aquisição e consumo de energia são as principais
desvantagens
Produz torta com até 35% de sólidos
36
38. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
• Digestão aeróbica
Biológica
• Digestão anaeróbica
• Produtos
Química
químicos
• Adição
Térmica
de calor
38
39. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Digestão Anaeróbica
• Biogás: CH4, CO2 e H2S
• Redução de sólidos voláteis:
3 fases
40 - 50%
• Tempo de detenção: > 15 dias • Acidogênica
• Remoção de patógenos: varia • Acetogênica
com a temperatura e o tempo de • Metanogênica
detenção
• Mesofílica e Termofílica
40. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Digestão Anaeróbica
Bactéria Acidogênicas: convertem polissacarídeos,
celulose, amido, proteínas e gorduras em compostos
orgânicos de cadeia curta.
Bactérias Acetogênicas: atacam os compostos orgânicos
de cadeia curta produzindo ácido acético
Bactérias Metanogênicas: produzem metano a partir dos
compostos orgânicos resultantes da fermentação ácida, ex:
Methanosarcina e Methanotrix
Bactérias Redutoras de Sulfato: competem com as
bactérias metanogênicas pelos produtos da fermentação
ácida produzindo CO2 e H2S
41. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Digestão Anaeróbica (Problemas)
Carga orgânica
Carga tóxica
Carga hidráulica
Variação de temperatura
Parâmetro Bactérias Metanogênicas Bactérias Acido/Acetogênicas
Taxa de crescimento Lenta Alta
pH Alta sensibilidade Baixa sensibilidade
Temperatura Alta sensibilidade Sensibilidade moderada
Agentes Tóxicos Alta sensibilidade Sensibilidade moderada
Ácidos Voláteis Alta sensibilidade Baixa sensibilidade
Potencial Redox Alta sensibilidade Baixa sensibilidade
42. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Digestão Anaeróbica (Biogás)
Composição Típica: metano: 60 - 80% dióxido de
carbono: 20 - 40% gás sulfídrico: até 1%
nitrogênio e oxigênio
Metano: (CH4) inodoro, incolor e inflamável
menos denso que o ar (0,55)
Gás carbônico: (CO2) inodoro, incolor e não
inflamável mais denso que o ar (1,53)
Gás sulfídrico: (H2S) incolor, inflamável e mau
cheiroso mais denso que o ar (1,19)
43. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Digestão Aeróbica
C5H7NO2 + 7O2 + bactéria aeróbia 5CO2 + NO3- + 3H2O + H+
Parâmetros de avaliação de desempenho:
redução de sólidos voláteis
qualidade do sobrenadante
capacidade de desaguamento do lodo
odor e aspecto do lodo digerido
• OD entre 1 - 2 mg/l
• 2,3 kg O2/ kg de SV destruído
• concentração < 3% no digestor
• carga orgânica entre 1,6 - 4,8 kg SV/m3.d
44. Tratamento do Lodo
Estabilização do Lodo
Compostagem
Vantagens: baixo custo de implantação, produto de
alta qualidade
Desvantagens: requer teor de sólido >35%, alto custo
operacional, área necessária, risco de geração de
odores desagradáveis
aeração
forçada
lodo
mistura
cura estocagem
enchimento
revolvimento
disposição final
45. Tratamento do Lodo
Redução Térmica
Oxidação Úmida
Desenvolvida na Noruega
Capacidade da matéria orgânica ser oxidada na
presença de água a temperaturas > 100º C
Requer elevadas pressões de trabalho
Indicada para processos industriais e ETEs
metropolitanas com Q > 250 l/s
Principais variáveis: temperatura, pressão, suprimento
de ar/oxigênio, concentração de sólidos
Produz sólido facilmente decantável e estéril
Líquido com alta carga orgânica
46. Oxidação Úmida
A oxidação úmida é um
processo de transformação da
matéria orgânica que produz
dióxido de carbono, água,
ácidos orgânicos fracos e
matéria mineral. O resultado
deste processo é um produto
estéril, com destruição de 95%
a 97% do total de sólidos
voláteis.
47. Tratamento do Lodo
Redução Térmica
Incineração
Possibilita a maior redução no volume para disposição final
Volume de cinza < 4% do volume de lodo alimentado ao
incinerador
Exige balanço de massa e energia detalhado
Utiliza sofisticados sistemas de filtros de ar
Incinerador de Múltiplas Câmaras - Incinerador de Leito
Fluidizado
Utilização restrita a grandes áreas metropolitanas
Alternativa recomendada para quantidades acima de 2250
ton/ano
Lodo bruto tem alto poder calorífico (auto combustível)
Uma das principais alternativas para o século XXI
50. Tratamento do Lodo
Desaguamento
Porque desaguar o Lodo ?
Redução do custo de transporte ao local de disposição final
Melhoria nas condições de manejo
Aumento do poder calorífico
Redução de volume para disposição em aterro sanitário ou
reuso agrícola
Desaguamento Desaguamento
Natural Mecânico
• Leito de secagem • Centrifuga
• Presa desaguadora
• Filtro prensa
50
52. Tratamento do Lodo
Desaguamento
Prensa desaguadora
• Zona de peneiramento
Zonas de
• Zona de baixa pressão
Operação
• Zona de alta pressão
Vantagens Desvantagens
• Custo de aquisição • Nível de ruído
• Baixo consumo de • Produção de aerossol
energia • Ambiente insalubre
• Área requerida (“foot
print”)
52
55. Tratamento do Lodo
Desaguamento
Filtro Prensa
• Único em batelada ciclo dura entre 2 - 5 horas
Vantagens:
Torta com alta concentração de sólidos
Elevada captura de sólidos
Baixo consumo de produtos químicos durante
condicionamento
Desvantagens:
Peso do equipamento
Custo de aquisição
Substituição regular das telas
57. Tratamento do Lodo
Desaguamento
Leitos de Secagem
Indicados para secagem de lodos estabilizados apenas
Tecnologia apropriada para ETEs até 20.000 p.e.
Drenagem e evaporação atuam em paralelo
A drenagem predomina nas primeiras 72 horas
L = 10 - 30 m e W = 6 - 10 m
Retirada manual
Teor de sólidos > 40%
Liberação de odores e produção de moscas
Tipo de Lodo Taxa de aplicação (kgPS/m2.ano) Área (m2/1000 hab.equiv.)
Anaeróbio primário 120 – 200 90 – 140
Anaeróbio prim. + ativado 60 – 100 160 - 275
57
58. Tratamento do Lodo
Resumo
Adensamento
Estabilização
Por gravidade
Flotação Desaguamento
Digestão
centrifugação aeróbica Reuso e
Centrífuga disposição final
Digestão
anaeróbica Prensa
Reuso agrícola
desaguadora
Compostagem Aterro sanitário
Filtros prensas
Incineração Recuperação área
Leitos de degradada
Oxidação úmida
secagem
58
59. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Para onde vai os Resíduos sólidos ?
• Areia
• Material
sólidos gradeado
• Escuma
aterro
59
60. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Para onde vai o Lodo ?
Lodo Estabilização Desidratação Disposição final
• Primário • Aeróbica • Desidratação • Aplicação no
• Secundário • Anaeróbica mecânica solo
(não • Leitos de • aterramento
estabilizado) secagem
60
61. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Para onde vai o Lodo ?
Lodo Desidratação Disposição final
• Biológico já • adensamento • Aplicação no
estabilizado • Leitos de solo
secagem • aterramento
61
62. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Lodo para Reuso
Reuso
Lodo tratamento higienização
agrícola
Higienização do lodo:
Principais patógenos que colocam em risco a saúde
humana e animal:
Ovos de helmintos, bactérias e cistos de protozoários
62
65. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Reuso
Tijolo feito com mistura de areia,
cimento e resíduo da indústria de
papel.
O lodo resultante do processo de
tratamento dos efluentes hídricos da
fabricação do papel, formado por
materiais como caulim – um tipo de
argila muito usada pela indústria de
porcelana e celulose
http://www.revistapesquisa.fapesp.br/
65
66. Tratamento do Lodo
Projeto do sistema
O que é necessário saber ?
Características do lodo
Estimativa da quantidade de lodo produzida
Métodos para minimizar a quantidade de lodo
produzida
Métodos de desidratação (*)
Prensa Filtração a Leito de
centrifuga
desaguadora vácuo secagem
66
67. Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
• Cavalcanti, José Eduardo W. de A. – Manual de
Tratamento de Efluentes Industriais – ABES –
Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e
Ambiental ( Cap. 17 – Destinação Final de
Resíduos Sólidos de ETE)
• Richter, Carlos A. – Tratamento de Lodos de ETA
• Telles, Dirceu D´Alkmin & Costa, Regina Hellena
Pacca Guimarães – Reúso da Água – Conceitos,
Teorias e Práticas