Palavras chaves sobre o que é uma Estação de Tratamento de Água
Quantificação de Lodo Gerado por uma ETA, Estação deTratamento de Água.
Este texto refere-se á ''XXXI CONGRESO INTERAMERICANO AIDIS - Santiago – CHILE- Centro de Eventos Casa Piedra
12 – 15 Octubre de 2008Luís Carlos Diniz Buch
Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP) - Mestrado Profissionalizante em Tecnologia Ambiental
Raquel Bortolin da Silva
Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP) - Departamento de Engenharia Química
Luciana Rezende Alves de Oliveira (*)Possui graduação em Química pela Universidade de Ribeirão Preto - UNAERP (1984), mestrado em Bioquímica (1989) e doutorado em Química (2006) pela Universidade de São Paulo - USP. Atualmente na UNAERP é professora titular da Graduação e do Mestrado Profissionalizante em Tecnologia AmbientalUniversidade de Ribeirão Preto (UNAERP) - Departamento de Engenharia Química
Dirección del autor principal (*): Av. Costábile Romano, 2201 – Ribeirânia - Ribeirão Preto - São Paulo - CEP: 14096-380 – Brasil Tel: +55 16 36036779 - Fax: +55 16 36036718. e-mail: loliveir@unaerp.br
Segundo Richter (2001), o destino final para o lodo de ETA é uma das tarefas mais difíceis no tratamento de água, pois envolve transporte e restrições ambientais. Entre as alternativas mais utilizadas de disposição final, são destacadas: lançamento em curso d’água; lançamento no mar; lançamento na rede de esgoto sanitário; lagoa; aplicação no solo; e aterro sanitário.
INTRODUÇÃO
O objetivo fundamental das estações de tratamento de água para abastecimento público é produzir água biológica e quimicamente segura para o consumo humano, bem como esteticamente agradável. O tratamento convencional inclui: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção e fluoretação, visando garantir que o produto final atenda às normas e ao padrão de potabilidade, estabelecidos pelo Ministério da Saúde, na Portaria N.º 1469, de 29 de Dezembro de 2000.
Com a urbanização e o crescimento populacional que vem se registrando no município de Barretos/SP e o conseqüente aumento das demandas para abastecimento de água, observa-se, a crescente geração de lodos nas ETAs, ampliando o problema de seu tratamento e disposição final.
Localizada na região Norte do Estado de São Paulo, o Município de Barretos, com uma população de aproximadamente 108.000 habitantes, possui captação de água tanto de origem superficial quanto subterrânea. Tem como principal fonte de abastecimento, o manancial Ribeirão Pitangueiras e conta ainda para captação superficial com o Córrego do Aleixo. Ambos são considerados Classes 2, definidos por níveis de qualidade, avaliados por parâmetros e indicadores específicos, de acordo com o ministério do meio ambiente, Resolução Nº 357, de 17 de Março de 2005.
As águas captadas no Ribeirão Pitangueiras são bombeadas à Estação de Tratamento de Água de Vila Pereira (ETA Pereira), enquanto que as águas captadas no Córrego Aleixo são bombeadas a Estação de Tratamento de Água Baroni (ETA Baroni), para tratamento.
A ETA Pereira possui dois decantadores medindo cada um deles 30,0 m x 12,5 m x 4,0 metros de profundidade. Com uma vazão de 800 m3/h, a limpeza dos decantadores é realizada a cada 120 dias, com duração de 4 horas, sendo que o lodo proveniente dos decantadores é encaminhado ao Ribeirão Pitangueiras.
Como uma etapa do processo de potabilização da água nesta ETA convencional, a coagulação/floculação com sulfato de alumínio, para clarificar a água, tem como inconveniente a produção de dois tipos de resíduos principais (Viessman Jr. & Hammer, 1998): o lodo sedimentado no fundo dos decantadores, que contém materiais inertes, materiais orgânicos e precipitados químicos, incluindo hidróxidos de alumínio em grande quantidade; e a água de lavagem dos filtros, que contém pequenos flocos formados pela aglomeração de colóides e hidróxidos de alumínio. O sistema de remoção de lodos dos decantadores é responsável por parte das características finais dos mesmos, principalmente no que se refere à concentração de partículas.
Com o objetivo de quantificar os lodos gerados na ETA Pereira, com base em fórmulas empíricas de cálculo da geração de lodos e através do levantamento de informações na área operacional da ETA foi realizado o presente trabalho.
Materiais e Métodos
Estimativa do lodo gerado na ETA Pereira
A ETA Pereira emprega tratamento convencional completo dotado de coagulação, flotação, filtração, desinfecção e fluoretação. Segundo Cornwell et al. (1987), a concentração de sólidos que entra no decantador pode ser relacionada à turbidez da água bruta, sendo multiplicada por valor que pode variar de 1,5 a 2,2. Dessa forma, a concentração de partículas que entra no decantador pode ser dada por:
Ce = 1,5 . T equação (1)
Onde:
Ce = concentração de partículas que entra no decantador;
T = Turbidez da água bruta.
Para adição de coagulantes, considera-se que seja adicionado sulfato de alumínio e que é gerado, em proporção estequiométrica, 44% de resíduo sólido. Assim, Cordeiro (1993) adaptou a equação criada por Cornwell et al. (1987), que assume que outros produtos, como auxiliares de coagulação, podem ser adicionados ao processo, ao Sistema Internacional de Medidas:
W = 0,0864.Q. (0,44.D + 1,5.T + A) equação (2)
Onde:
W = Quantidade de lodo (kg/d);
Q = Vazão de entrada da água (L/s);
D = Dosagem de sulfato de alumínio (mg/L);
T = Turbidez da água bruta (μT);
A = Dosagem de auxiliares ou outros produtos adicionados (mg/L).
Quantificação do lodo gerado na ETA Pereira
A quantidade de lodo pode ser avaliada mediante determinação da topografia da camada existente ao longo do decantador por meio de equipamento específico, onde a altura da camada de lodo é relacionada com o nível de água na superfície do decantador. Com os dados determina-se a quantidade de lodo em cada seção do decantador para certo período de tempo, possibilitando então o cálculo do volume de lodo gerado e, conseqüentemente, da vazão do decantadores. O volume de lodo gerado nos decantadores da ETA PEREIRA foi avaliado durante 120 dias, sendo que os decantadores foram divididos em seis seções longitudinais de 5 m.
RESULTADOS
A quantidade de lodo produzida em uma ETA depende de fatores como: partículas presentes a água bruta, que conferem turbidez e cor à mesma; concentração de produtos químicos aplicados ao tratamento; tempo de permanência de lodo nos tanques; forma de limpeza dos mesmos; eficiência da sedimentação entre outros (Cordeiro, 2001). Para a quantificação teórica do lodo gerado na ETA PEREIRA foi empregada a fórmula empírica proposta por Cordeiro (1993), tendo-se utilizado os valores mensais de caracterização da água bruta, dosagem de produtos químicos usados no tratamento e vazões tratadas fornecida pela respectiva área operacional, estimando uma produção de 9.811,10 kg de lodo/d. A vazão de lodo gerado nos decantadores da ETA PEREIRA quantificada foi de 7.968,47 kg de lodo/d.
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
Para a água coletada nos mananciais ser potável é necessário remover impurezas coloidais e em suspensão existentes na forma de materiais inertes, responsáveis pela cor e turbidez da água. Na ETA Pereira, a potabilização da água bruta, antes da distribuição para a população, é feita de forma convencional de ciclo completo, envolvendo as seguintes etapas: coagulação, flotação, filtração, desinfecção e fluoretação.
O procedimento convencional começa pelos ensaios de turbidez, cor e pH. A turbidez ou turvação da água é ocasionada pela presença de argilas, matéria orgânica e microrganismos, mono e policelulares. A cor existe devido à presença de material corante dissolvido na água. A etapa seguinte consiste em ligar esses ensaios às operações de floculação, decantação e filtração. Em geral , assim que a água bruta chega na ETA, o primeiro produto químico colocado na água é o coagulante.
No Brasil comumente emprega-se o sulfato de alumínio líquido ou liquefeito com água. A função do sulfato de alumínio é justamente agregar as partículas coloidais, aquele material que está dissolvido na água, ou seja, a sujeira, iniciando um processo chamado de coagulação-floculação. No caso da ETA Pereira, a quantidade de sulfato de alumínio utilizada é de 12 m3/d, para uma vazão de 800 m3/h, enquanto, segundo Departamento de Água e Esgoto de São Paulo a ETA Guarau (São Paulo/SP) consome sulfato de alumínio a 58% em concentração de 50 m3/d.
Na floculação, ocorre um fenômeno complexo, que consiste essencialmente em agregar em conjuntos maiores, chamados flocos, as partículas coloidais que não são capazes de se sedimentar espontaneamente. Essa agregação, que diminui a cor e a turbidez da água, é provocada pela atração de hidróxidos, provenientes dos sulfatos de alumínio e ferro II, por íons cloreto e sulfatos existentes na água. Não há uma regra geral para prever o melhor floculante. O que se faz normalmente é averiguar, por meio de ensaios de laboratório, se determinado floculante satisfaz às exigências previstas. O floculante mais largamente empregado é o sulfato de alumínio, de aplicação restrita à faixa de pH situada entre 5,5 e 8,0.
Quando o pH da água não se encontra nessa faixa, costuma-se adicionar cal ou aluminato de sódio, a fim de elevar o pH, permitindo a formação dos flóculos de hidróxido de alumínio. O aluminato de sódio, empregado juntamente com o sulfato de alumínio, tem faixa de aplicação restrita a pHs elevados, onde se salienta, em certos casos, a remoção do íon magnésio. Removidas a cor e a turbidez, pelas operações de floculação, decantação e filtração, faz-se uma cloração. Nessa operação, o cloro tem função bactericida e clarificante, podendo ser utilizado sob várias formas: cloro gasoso, hipoclorito de cálcio (35 a 70% de cloro), hipoclorito de sódio (dez por cento de cloro) e monóxido de dicloro ou anidrido hipocloroso.
A adição de Flúor é considerada como componente essencial da água potável, sobretudo para a prevenção de cárie dentária e os limites são recomendados conforme Legislação Federal sobre fluoretação das águas de abastecimento público (Lei 6050/74 e Decreto 76872/75). As concentrações trabalhadas em Barretos são de 0,6 a 0,8 mg/L, enquanto na ETA Guarau a dosagem de fluoreto colocado na água é de 0,6 mg/L.
Os lodos de ETA são enquadrados pela NBR 10004/87 como “resíduos sólidos”, devendo ser tratados e dispostos de acordo com os critérios estabelecidos pelos órgãos de fiscalização ambiental no âmbito de cada estado. À medida que a descarga direta dos lodos resultantes do tratamento da água nos corpos receptores começou a ser proibida em muitos países, foram desenvolvidos e aplicados métodos para reduzir os volumes a serem dispostos e recuperar o alumínio, além de técnicas alternativas de utilização do lodo.
Segundo Richter (2001), o destino final para o lodo de ETA é uma das tarefas mais difíceis no tratamento de água, pois envolve transporte e restrições ambientais. Entre as alternativas mais utilizadas de disposição final, são destacadas: lançamento em curso d’água; lançamento no mar; lançamento na rede de esgoto sanitário; lagoa; aplicação no solo; e aterro sanitário. Outra alternativa, considerada por Cordeiro (1999), é a incorporação do lodo em matriz de concreto, pois, além de não prejudicar o meio ambiente ainda pode trazer benefícios para a construção civil.
A estimativa da produção de lodo na ETA Pereira encontrado foi de 7.968,47 kg/d. Esse lodo, desde a inauguração da ETA em 1973, vem sendo lançado no Ribeirão Pitangueiras, corpo d’água que tem sido principal manancial de água da cidade. Barbosa et. al. (2000) acreditam que o lançamento do lodo de ETA em rio pode alterar significativamente a biótica aquática, bem como, causar degradação da qualidade das águas e sedimentos, dessa forma, na ETA Pereira estão sendo realizadas experiências que possibilitem a implantação de sistemas simples, buscando alternativas de disposição adequada e possível reuso desses rejeitos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Barbosa, R.M., Povinelli, J., Rocha, O., Espíndola, E.L.G. (2000) A Toxicidade de Despejos (lodos) de Estações de Tratamento de Água à daphnia similis (ceadocera, crustacea). In: Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária, XXVII., 2000, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: AIDIS. 1 CD-ROM.
Cordeiro, J.S. (1993). O Problema dos Lodos Gerados nos Decantadores em Estações de Tratamento de Água. São Carlos. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
Cordeiro, J.S. (1999). Importância do tratamento e disposição adequada dos lodos de ETAs In: REALI, M.A.P (Coord.). Noções gerais de tratamento e disposição final de lodos de estações de tratamento de água. Projeto PROSAB, Rio de Janeiro: ABES, 250 p.
Cordeiro, J.S. (2001) Processamento de Lodos de Estação de Tratamento de Água (ETA). In: ANDREOLI, C.V. (coord.) Resíduos Sólidos do Saneamento: Processamento, Reciclagem e Disposição Final. Rio de Janeiro: RiMa / ABES / PROSAB. p. 121 – 142.
Cornwell D.A.; Bishop, M.M.; Gould G.R.; Vandermeyden, C. (1987). Handbook of Practice – Water Treatment Plant Waste Management. American Water Works Association. Denver USA.
Richter, C.A. (2001) Tratamento de Lodo de Estação de Tratamento de Água. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda.
Viessman, W.J. e Hammer, M.J. (1998) Water supply and pollution Control. Menlo Park: Addison Wesley Longman Inc. 6th ed. 827 p.