O documento descreve o tratamento de lodos em estações de tratamento de esgoto. O tratamento de lodos é um processo complexo que envolve várias etapas como adensamento, estabilização, desaguamento, secagem e disposição final. O objetivo final é obter lodos em estado sólido ou semi-sólido e reduzir seu volume para a disposição adequada.

1. Tratamento de
Água e Efluentes
2º. Sem./2010
Eng.Ambiental

2. 2

3. Tratamento
do
Lodo

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

31. Tratamento do Lodo
Adensador estático
31

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

33. Tratamento do Lodo
Adensador por gravidade
33

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

35. Tratamento do Lodo
Flotador
35

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

37. Tratamento do Lodo
Centrifuga
37

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

51. Tratamento do Lodo
Desaguamento
Centrifuga
 Desempenho depende:
 Características do lodo
 Condicionamento do lodo
 Ajustes mecânicos no equipamento
Conc. da Torta Captura de Sólidos Dosagem de
Tipo de Lodo
(%) (%) Polieletrólito (g/kg)
lodo bruto primário 28 – 34 95 2–3
lodo anaeróbio 35 – 40 95 2–3
lodo ativado 14 – 18 95 6 – 10
lodo misto* bruto 28 – 32 95 6 – 10
lodo misto anaeróbio 26 – 30 95 4–6
lodo aeróbio** 18 – 22 95 6 – 10
* lodo primário + ativados excedente
** aeração prolongada ou ativado excedente
51

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

53. Tratamento do Lodo
Prensa Desaguadora
53

54. Tratamento do Lodo
Prensa Desaguadora
Concentração
Carga Carga de Concentração
Tipo de de sólidos no Captura de
hidráulica sólidos de sólidos na
Lodo afluente sólidos
(m3/h) (kg/h) torta
(% ST)
Anaeróbio * 6,4 – 15 318 – 454 3–5 18 – 24 95
Aeróbio ** 7,3 – 23 181 – 318 1 – 3,0 14 –18 92 – 95
Lodo
10,4 – 23 136 – 272 0,5 – 1,3 14 – 18 90 – 95
Ativado
Bruto
11,4 – 23 681 – 1.134 4–6 23 – 25 95
Primário
Bruto Misto 9,1 – 23 454 – 681 3–5 23 – 28 95
* 50% primário / 50% lodo ativado em peso
** lodo ativado digerido aerobicamente
54

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

56. Tratamento do Lodo
Filtro prensa
56

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

63. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Para onde vai o Lodo ?
63

64. Tratamento do Lodo
Disposição Final
Para onde vai o Lodo ?
64

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

68. Contato
68