VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-020 - CARACTERIZAÇÃO DO LODO GERADO NOS DECANTADORES DA
ETA-BOLONHA
Luiza Carla Girard Teixeira Machado(1)
Engenheira Civil pela UFPA. Mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo. Doutoranda em Desenvolvimento Sustentável pelo NAEA/UFPA. Professora do
Setor de Saneamento do Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará – CEFET-PA.
José Almir Rodrigues Pereira
Engenheiro Sanitarista pela UFPA. Mestre em Recursos Hídricos pela UFPB. Doutor em Hidráulica e
Saneamento pela EESC/USP. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Mestrado
em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará – UFPA.
Márcia Valéria Porto de Oliveira Cunha
Engenheira Sanitarista pela UFPA. Especialista em Hidrogeologia pela UFPA. Mestranda em Engenharia
Civil - Recursos Hídricos e Saneamento - pela UFPA. Professora do Setor de Saneamento do Centro Federal
de Educação Tecnológica do Pará. CEFET-PA.
Maria de Nazaré Alves da Silva
Engenheira Sanitarista pela UFPa.
Ellem Cristiane Morais de Sousa
Engenheira Sanitarista pela UFPa. Mestranda em Engenharia Civil - Recursos Hídricos e Saneamento - pela
UFPA.
Endereço(1): Trav. Vileta, 1289 / 1002 – Pedreira – Belém – Pará – CEP 66085-310 – Brasil – Tel (91) 2468308 – e-mail: [email protected]
RESUMO
No trabalho foi realizada a caracterização quantitativa e qualitativa dos resíduos gerados nos decantadores da
Estação de Tratamento de Água do Bolonha - ETA-Bolonha, operada pela Companhia de Saneamento do Pará
(COSANPA) na Região Metropolitana de Belém – RMB. A unidade de decantação da ETA é composta por
seis decantadores convencionais, dotados de bandeja intermediária, sendo que a remoção do lodo é realizada
manualmente a cada 15 dias. As amostras foram coletadas em duas fases, durante duas lavagens consecutivas,
tendo sido determinados o volume de lodo e as concentrações de sólidos totais (ST), sólidos suspenso totais
(SST), sólidos sedimentáveis (S.Sed.) e pH. Para avaliação do teor de material orgânico e inorgânico das
amostras do lodo removido foram determinadas as frações voláteis e fixas nos sólidos. No final da pesquisa
foram elaborados gráficos e tabelas para comparação dos dados obtidos com os valores encontrados por outros
pesquisadores. Os resultados experimentais indicaram que o lodo removido na ETA-Bolonha apresentaou
características condizentes com dados observados por outros autores, tendo valor médio do pH de 6,4,
concentração de sólidos totais de 7000mg/l e volume de sólidos sedimentáveis de 465 ml/l. A relação sólidos
voláteis e totais foi bastante elevada (65%). Foi possível concluir que mensalmente são produzidos 41.004 m3
de resíduos nos seis decantadores, sendo aproximadamente 34.944 m3 de água parcialmente tratada e 6060 m3
de lodo. A perda de água na manutenção dos 6 (seis) decantadores correspondeu a aproximadamente 0,4 % do
volume de água tratada na ETA Bolonha. No trabalho foi recomendada a revisão da rotina operacional
utilizada na remoção do lodo dos decantadores, para reduzir os desperdícios de água durante essa operação.
Para isso foi sugerida a realização de estudos para diminuir o período entre duas remoções consecutivas de
lodo.
PALAVRAS-CHAVE: caracterização, resíduos de ETA, lodo, perda de água.
INTRODUÇÃO
Por muito tempo, os resíduos sólidos (lodos) removidos dos decantadores de Estações de Tratamento de Água
- ETA´s foram lançados sem tratamento nos cursos de água, o que ocorreu em vários países do mundo e
ainda hoje acontece em muitas ETA’s brasileiras.
Esses resíduos apresentam alto teor poluente/contaminante, sendo que os produtos químicos; os
microrganismos e o material orgânico presentes no material sedimentado podem causar uma série de danos ao
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corpo receptor. Um exemplo é a redução da concentração do oxigênio dissolvido nas massas líquidas pela
decomposição da carga orgânica contida nesse tipo de resíduo, o que pode tornar o ambiente anaeróbio, com
acúmulo de material no fundo, produção de odores desagradáveis e mortandade de peixes, algas e etc.
De acordo com a AWWA (1996), há uma grande dificuldade em se generalizar os impactos que podem ser
causados no corpo receptor quando do lançamento de lodos de ETA´s, uma vez que dependem de fatores
como as características físicas, químicas e biológicas das águas naturais (água bruta).
REALI (1999) comenta que, além da água bruta, é importante observar as características do corpo receptor, os
produtos químicos utilizados no tratamento, o tempo de retenção e a forma de remoção dos resíduos dos
decantadores.
DROSTE (1997) ressalta que as taxas de projeto de decantadores usados no tratamento de água devem
considerar a qualidade da água bruta e o tipo de floco formado, os quais são dependes do coagulante utilizado
e da operação da unidade de floculação.
DI BERNARDO (1993) observa a sedimentação dos flocos também é relacionada com as características
hidráulicas dos decantadores, sendo que algumas interferências, como turbulência, curto-circuitos e correntes
secundárias podem ocasionar a ressuspensão ou prejudicar a sedimentação dos flocos.
O funcionamento hidráulico inadequado reduz a eficiência dos decantadores, dificultando a remoção do lodo e
aumentando o volume de água parcialmente tratada que é perdida a cada abertura dos registros instalados no
fundo dessa unidade. VALENCIA (1992) comenta que a perda de água pode ser reduzida quando a remoção
lodo sedimentado no fundo dos decantadores ocorre em tempos pequenos da ordem de 1 minuto.
Com o advento de técnicas e procedimentos para minimizar os custos operacionais, em alguns casos, é preciso
estudar o processo de remoção do lodo dos decantadores, para evitar perda direta de água parcialmente tratada;
perdas indiretas, como produtos químicos presentes nos flocos sedimentados, energia elétrica utilizada no
bombeamento dessa massa líquida descartada e; perdas de horas trabalhadas pelos operadores da ETE.
A primeira etapa a ser vencida para tratamento dos resíduos gerados em ETA’s é, necessariamente, a
caracterização quantitativa e qualitativa do material removido, sendo essa razão para o desenvolvimento deste
trabalho nos decantadores da ETA-Bolonha, que trata aproximadamente 65% da água distribuída para a
população da Região Metropolitana de Belém - RMB.
Atualmente, de 15 em 15 dias ocorre remoção manual (abertura de registros de fundo) de lodo de cada
decantador, bem como, não existe nenhum sistema de tratamento antes da disposição final desses resíduos no
curso de água próximo ao manancial de abastecimento.
Na pesquisa foi monitorado a operação e manutenção do decantador 3, para caracterizar os lodos gerados nos
decantadores da ETA-Bolonha, tendo a direção da COSANPA solicitado esse trabalho experimental para
avaliar a situação com o objetivo de reduzir as perdas de água, otimizar o funcionamento dessa unidade e
estudar alternativas técnicas para a disposição e tratamento dos resíduos gerados nos decantadores e filtros da
ETA Bolonha.
OBJETIVO
Realizar a caracterização quantitativa e qualitativa dos resíduos gerados nos decantadores da ETA-Bolonha,
operada pela Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA) na Região Metropolitana de Belém.
METODOLOGIA
ETA-BOLONHA
A ETA-Bolonha foi construída dentro dos limites do Parque Ambiental de Belém para o tratamento de cerca
de 65 % da água distribuída na RMB, sendo a vazão projetada de 3,2 m3/s (1ª fase) e 6,4 m3/s (2ª fase – futura
expansão). Atualmente, apenas a 1º fase está concluída, sendo que a vazão de operação (3,9 m3/s) supera em
0,7 m3/s a capacidade inicial projetada. Essa ETA apresenta unidades de: mistura rápida, floculação,
decantação, filtração, desinfecção, correção do pH e fluoretação, estando representado na Figura 1 o
fluxograma esquemático do processo de tratamento. O coagulante utilizado é o sulfato de alumínio, com
dosagem variando de 8 a 14 p.p.m., dependendo da qualidade da água bruta.
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Sulfato de Alumínio
Água
Bruta
Cal
Flúor
06 Floculadores
com 03
Misturadores
Calha
Parshall
Cloro
08 Filtros Duplos
06
Decantadores
Armazenamento
Distribuição
Figura 1 – Fluxograma do processo de tratamento – ETA-Bolonha
UNIDADES DE DECANTAÇÃO
A ETA-Bolonha, possui seis decantadores do tipo convencional, dotados de bandeja intermediária e de
limpeza manual. O período de operação de cada decantador é de aproximadamente 15 dias, após o qual é
totalmente descarregado pela abertura de três registros de fundo (R1, R2 e R4) e de um registro auxiliar (R3),
conforme mostrado na Figura 2.
R
B
A
R
R
C
R
Figura 2 – Corte simplificado do decantador da ETA- Bolonha
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Nesta pesquisa foi caracterizado o resíduo proveniente do decantador 3 da ETA-Bolonha.
O tempo de esvaziamento do decantador variou de 90 a 110 minutos, sendo que as amostras de lodo foram
coletadas em intervalos regulares de 10 minutos até seu completo esvaziamento, conforme procedimento a
seguir:
• Com o auxílio de um balde com capacidade para 10 litros coletou-se o lodo nas quatro válvulas de
fundo do decantador;
• Do conteúdo homogeneizado retiraram-se as amostras, as quais foram encaminhadas para o
Laboratório da UFPa, para serem determinados o pH e a série de sólidos de cada uma delas, de
acordo com o método descrito em APHA, AWWA, WEF (1995).
No final da pesquisa foram elaborados gráficos e tabelas para possibilitar a comparação dos dados obtidos com
os valores encontrados por outros pesquisadores.
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RESULTADOS
CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DO RESÍDUO
Cada decantador apresenta dimensões de 5,20 m de altura útil (0,35 m de borda livre), 28,0 m de comprimento
e 20,0 m de largura, tendo nove regiões de formato cônico (46 m2 de área na base e 3,66 m de altura) para
armazenamento do lodo.
O volume total de cada decantador é de 3417 m3, sendo 2912 m3 destinados à massa líquida (volume útil) e
505 m3 para armazenamento de lodo.
Uma vez que de 15 em 15 dias é esvaziado todo o volume do decantador (líquido e lodo), mensalmente é
descartado 6834 m3 por decantador (5824 m3 de água parcialmente tratada e 1010,16 m3 de lodo), o que
totaliza descarte da ordem de 41.004 m3 nos seis decantadores. Desse total, 34.944 m3 de água parcialmente
tratada é perdida, enquanto que 6060 m3 corresponde ao lodo. Ou seja, na unidade de decantação ocorrem
perdas de aproximadamente 0,4% da água tratadas na estação.
De acordo com CASTRO et al (1997) a vazão média de resíduos gerados em uma ETA se encontra na faixa de
1 a 3%, sendo que 10% referem-se a descarga de decantadores e 90% à água de lavagem de filtros. Assim, em
torno de 0,3% dos resíduos são gerados nos decantadores, valore este aproximado ao encontrado para a ETABolonha.
CARACTERIZAÇÃO QUALITATIVA DO RESÍDUO
Na Figura 3 está apresentada a variação da concentração de sólidos do material removido no registro 1,
durante a descarga do decantador 3. De acordo com esta figura pode-se notar que a evolução da concentração
de sólidos totais nas duas fases oscila ao longo do tempo, apresentando valor médio de 9400 mg/l, podendo
atingir pico de 35000 mg/l no início da descarga. Os registros 2 e 4 apresentaram valores médios de 7600 e
5400 mg/l, respectivamente. Já o registro 3, auxiliar, apresentou valor médio de 1500 mg/l, resultado bem
inferior aos demais obtidos. Esta diferença pode ser explicada pela localização do registro 3, o qual está
situado acima dos demais, entre a zona de acúmulo de lodo e a de massa líquida.
(mg/l)
40000
fase 1
35000
fase2
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
10
20
25
30
35
40
45
50
58
60
65
70
75
80
85
90 100 110 (min)
Figura 3 : Variação de sólidos totais no registro 1 durante a descarga do decantador.
A relação entre sólidos voláteis e sólidos totais variou entre 59% e 87% nos quatros registros do
decantador 3, o que demonstra o alto teor de matéria orgânica presente no resíduo. A Figura 4 apresenta a
fração correspondente aos STV e STF em relação aos ST no registro 1- fase 2, que teve média de 65,5%.
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100%
90%
stv
stf
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
(min)
Figura 4 : Relação entre STV e STF do registro 1 – fase 2
Os sólidos suspensos totais do lodo nas fases experimentais 1 e 2, tiveram comportamento semelhante ao
observado para os sólidos totais. Durante a fase 2 foram obtidas concentrações de 2400 mg/l no registro 1,
3015 mg/l no registro 2, 60 mg/l no registro 3 e 2018 mg/l no registro 4, sendo que o menor valor dos sólidos
suspensos no registro 3 pode ser explicado pela sua localização no decantador.
(mg/l)
9.000
8.000
R1
R2
R3
R4
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
(min)
Figura 5 : Resultado típico da variação de SST- fase 2
Os sólidos sedimentáveis para a fase 1 (Figura 6) foram em média de 383 ml/l para o registro 1, 687 ml/l para
o registro 2, 19 ml/l para o registro 3 e 459 ml/l para o registro 4. Estes resultados indicam que o lodo
apresenta baixa sedimentabilidade , exceto no registro 3, devido a baixa concentração de sólidos obtida
conforme citado anteriormente. O mesmo comportamento foi verificado na fase 2.
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ml/l
1200
1000
R1
R2
R3
R4
800
600
400
200
0
0 10 20 25 30 35 40 45 50 58 60 65 70 75 80 85
(min)
Figura 6 : Resultado da variação dos sólidos sedimentáveis durante a descarga do decantador na fase 1
O pH do lodo apresentou valores médios de 5,9 e 6,6 durante as duas fases experimentais , o que é condizente
com os valores encontrados na literatura (TEIXEIRA, 1999; MONTGOMERY, 1985 apud RICHTER, 2001).
A Figura 7 apresenta a variação de pH nos registros R1, R2, R3 e R4, durante a fase 1.
7
6,8
6,6
6,4
6,2
6
5,8
5,6
5,4
5,2
0
10
20
25
30
35
40
45
50
58
R1
R2
R3
R4
60
65
70
75
80
85
(min)
Figura 7 : Valores de pH do Lodo removido do decantador – fase 1
CONCLUSÕES
Em função dos resultados experimentais e do acompanhamento da rotina operacional do decantador 3 da
ETA-Bolonha, conclui-se:
• Mensalmente são produzidos 41.004 m3 de resíduos nos seis decantadores, sendo aproximadamente
34.944 m3 de água parcialmente tratada e 6060 m3 de lodo. O total do descarte corresponde a 0,40% da
água tratada na estação.
• O pH apresentou valores médios (6,4) condizentes com os encontrados na literatura;
• O teor de ST, apresentou valores médios de 0,7% para as duas fases experimentais, estando de acordo
com os da literatura (PATRIZZE, 1998 apud REALI, 1999; TEIXEIRA, 1999; MONTGOMERY, 1985
apud RICHTER, 2001);
• Devido o baixo teor de sólidos obtido no Registro 3 (auxiliar), estudos devem ser conduzidos no intuito de
verificar a viabilidade de reuso direto dessa massa líquida dentro da ETA-Bolonha;
• O lodo apresentou grande concentração de STV (65% dos ST) e, conseqüentemente, baixa concentração
de STF, o que pode estar relacionada com as características do manancial de abastecimento, que possui
uma elevada quantidade de matéria orgânica segundo dados da COSANPA;
• A análise da evolução do teor de sólidos no lodo durante o esvaziamento do decantador, se constitui em
uma ferramenta principal para a proposição de uma alternativa técnica e economicamente viável para o
tratamento dos resíduos da ETA-Bolonha;
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•
Devem ser revistos os procedimentos para remoção do lodo dos decantadores, a fim de se minimizar os
desperdícios de água durante essa operação, sendo recomendado a realização de estudos para reduzir o
período entre duas remoções consecutivas de lodo, ou ainda, a possibilidade de se realizar descargas
intermediárias de lodo de fundo, com a finalidade de se manter ou aumentar o período entre as operações
de limpeza.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the examination of water and
wastewater. 19 Ed. Washington, 1995.
2-
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS;
U. S. ENVIROMENTAL PROTECTION AGENCY. Management of water treatment plant residuals.
American Society of Civil Engineers, New York, 294 p. 1996.
3-
CASTRO, A.; DIAS, A.; RENNÓ, C.; CÉSAR, L. DEMATTOS, M.; MONTEIRO, T. O problema da
caracterização qualitativa e quantitativa dos efluentes gerados nas estação de tratamento de água – o caso
da unidade de tratamento e recuperação de resíduos – UTR do sistema Rio das Velhas. Anais do 200
Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro, 10/05/1999 a 14/05/1999.
4-
DI BERNARDO, L. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Volumes I e II, 481 p. Associação
Brasileira de engenharia Sanitária e Ambiental – ABES. Rio de Janeiro, 1993.
5-
DROSTE, R. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. 800 p.John Wiley & Sons.
New York. 1997.
6-
REALI, M.A.P. (coord). Noções gerais de tratamento e disposição final de lodos de estações de
tratamento de água. Rio de Janeiro. Projeto PROSAB. ABES, 1999.
7-
RICHTER, C.A. Tratamento de lodos de estações de tratamento de água. Editora Edgard Blucher Ltda.
São Paulo, 2001.
8-
TEIXEIRA, L.C.G.M. Adensamento por gravidade de lodos produzidos em estações de tratamento de
água. São Paulo, 1999. 195p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
9-
VALENCIA, J.A. Teoria y Pratica de la Purificacion del Agua. 684p. Asociación Colombiana de
Ingenieria Sanitaria y Ambiental – ACODAL, 1992.
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