Tratamento e disposição do lodo de ETA e impactos na qualidade das águas

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O controle da poluição das águas é fundamental para a saúde humana, assim como para o meio em que essa se insere. Uma importante questão ambiental que vem sendo pesquisada atualmente, e um dos principais problemas enfrentados pelos grandes centros urbanos, é o processo de disposição final para o lodo gerado nas estações de tratamento de água (ETA). Com o crescimento populacional vem aumentando o consumo de água potável, sendo necessário o tratamento de uma maior vazão de água para prover toda a demanda da população. Com a deterioração da qualidade da água, torna-se necessário o uso de coagulantes para garantir que a água tratada atenda aos padrões de potabilidade da Portaria nº 2.914/2011, levando a um aumento da geração de lodo dentro da estação.

lodo1Segundo os especialistas, o lodo é gerado de duas maneiras: primeira devido à sedimentação dos flocos que ocorre nos decantadores, onde ficam retidos por dias ou até meses, de acordo com o sistema de descarga. E a outra forma de produção de lodo é devido à parte dos flocos que não se sedimentaram nos decantadores, e que seguem para a etapa de filtração, onde são retidos. Durante a limpeza dos decantadores, por processos mecanizados ou manuais, e dos filtros por lavagem, o lodo é removido e encaminhado para o processo de desidratação e disposição. Assim, a geração do lodo ocorre nos decantadores e na lavagem dos filtros.

Os lodos possuem características variadas, dependendo fundamentalmente das condições apresentadas pela água bruta, da dose e tipo de produtos químicos utilizados, e da forma de limpeza dos decantadores. Com a produção de uma grande quantidade de resíduos, as ETAs precisam dispor de forma correta todo o lodo para atender a legislação ambiental.

No Brasil, grande parte das estações lançam seus resíduos sem nenhuma forma de tratamento, diretamente no corpo d’água mais próximo à estação, ocasionando assoreamento e deterioração da qualidade da água dos rios e lagos. Atualmente, é necessário realizar novas buscas por tecnologias de tratamento do lodo e determinar formas diferenciadas de disposição, de maneira a causar o menor impacto possível no meio ambiente e atender as legislações ambientais.

A busca por soluções visando minimizar os impactos e viabilizar a disposição adequada dos resíduos da ETA, levou ao desenvolvimento de várias tecnologias. No entanto, a escolha da melhor tecnologia depende das características qualitativa e quantitativa do lodo, e das condições climáticas, sendo que cada estação terá um lodo com características diferentes. Pode-se estender a estes fatores a área necessária para implantação, custo da área, distância da estação até o destino final, custo dos equipamentos, operação, preparo de recursos humanos para preparação e a necessidade de condicionamento do lodo.

Uma grande preocupação em dispor corretamente o lodo das ETA está na presença de metais na composição desse resíduo e no aumento do volume de chorume gerado durante o processo de degradação quando o lodo é disposto em aterros sanitários, contribuindo para a geração de impactos adversos ao meio ambiente (água, solo, flora e fauna) e à saúde humana, quando depositados de forma inadequada. Muito se tem pesquisado sobre as opções de disposição do lodo de ETA, como: insumo na agricultura, disposição em aterro sanitário, incineração, uso na fabricação de cerâmica, recuperação de área degradada e recuperação do coagulante. No entanto, ainda existem lacunas sobre a melhor maneira de dispor estes resíduos, de forma que cause o menor impacto ambiental possível, devido às diversas características do lodo produzido.

Os resíduos gerados em ETAs, segundo os especialistas caracterizam-se por possuírem grande umidade, geralmente maior que 95%, estando, de maneira geral, sob forma fluída. A redução do seu volume propicia uma disposição mais adequada, a redução do custo de transporte e de disposição final além de minimizar os riscos de poluição do meio ambiente.

As estratégias de tratamento e disposição final de lodos de ETAs envolvem diversas opções e técnicas cujas pertinências são grandemente influenciadas, dentre outros fatores, pelas características do lodo, área disponível, clima local e condições socioeconômicas, culturais e ambientais da região onde se pretende implantar o sistema de tratamento de lodo. Normalmente, a primeira etapa dos sistemas de tratamento de lodo gerados em ETAs convencionais é o seu espessamento ou adensamento, que é um processo preparatório para o seu posterior condicionamento e desidratação final. Essa etapa objetiva a separação de parte da água mais facilmente removível do lodo com vistas à diminuição do volume desse lodo e, consequentemente, possibilita a redução no tamanho dos equipamentos utilizados na etapa subsequente de desidratação final do lodo, cujos custos de implantação e de operação (energia, manutenção, etc.) dependem do volume e das características do lodo a ser desidratado.

O adensamento é uma das mais importantes operações unitárias do processamento de tratamento da fase sólida, pois, de modo geral, os equipamentos de desidratação mecânica existentes no mercado recomendam uma concentração de ST no lodo de entrada na ordem de 2% para que o seu funcionamento ocorra de forma adequada. O espessamento pode ser efetuado em unidades de sedimentação (espessamento por gravidade), em unidade de flotação por ar dissolvido (espessamento por flotação) ou em espessadores mecânicos de esteira.

Embora o uso de adensadores por gravidade seja mais antigo e difundido em vários países, a alternativa de espessamento por flotação vem conquistando o apreço dos projetistas. Tal fato ocorre devido a algumas vantagens inerentes ao espessamento de alguns tipos de lodo por flotação em relação ao procedimento de sedimentação, podendo-se citar: maiores taxas de aplicação de sólidos e de clarificação (unidades mais compactas), maiores concentrações de sólidos no lodo espessado por flotação e maior versatilidade operacional da instalação devido à possibilidade de controle da qualidade de ar fornecida para flotação. Contudo, salientam que a escolha do tipo de unidade de espessamento de lodos de ETAs deve sempre se pautar em resultados de ensaios de laboratórios, ou escala-piloto, pois o desempenho de qualquer processo de espessamento dependerá das características do lodo considerado, as quais podem variar significativamente de uma ETA para outra.

Estudos realizados pelo Prof. Dr. Luiz Di Bernardo avaliaram a tratabilidade de resíduos produzidos na ETA Descalvado, localizada no município de Descalvado em São Paulo, e verificou que com uso de polímero foi obtido um lodo com maior facilidade de desaguamento por centrifugação. O Prof. Di Bernardo também demonstrou que o tratamento do lodo realizado unicamente por adensamento, inviabiliza sua disposição em aterro, dada a dificuldade na sustentação dos equipamentos e taludes, devido à baixa concentração de sólidos ≤ 8%. Acrescentou ainda que este fato também limita sua utilização como matéria-prima na fabricação de cerâmica e na incorporação em matriz de concreto, embora essa baixa concentração de sólidos possa ser recomendável para disposição desses resíduos em ETEs ou recuperação de solos agrícolas, dependendo das características qualitativas e quantitativas dos resíduos.

Logo, dependendo da disposição final que se pretende dar ao lodo de ETA, pode ser necessária, após o adensamento, a aplicação de outra tecnologia de desaguamento, com o propósito de aumentar a concentração de sólidos totais e, consequentemente, reduzir de forma mais significativa o volume de lodo. O especialista concluiu na sua pesquisa que a escolha da técnica de tratamento deve ser analisada do ponto de vista sistêmico, considerando que o grau de tratamento do lodo da estação depende, diretamente, do método de aproveitamento e de disposição do resíduo, junto com a qualidade desejada para a parcela líquida a ser recirculada no início da ETA (se esta possibilidade for avaliada).

As ETA que utilizam o tratamento convencional (coagulação, floculação, decantação e filtração), transformam a água inadequada ao consumo humano em um produto em acordo com o padrão de potabilidade, para isso são necessários processos e operações que geram resíduos. No Brasil, a maior preocupação tem sido em relação aos resíduos gerados em estações de tratamento de esgoto (ETEs), enquanto pouco tem sido discutido em relação aos rejeitos gerados em ETAs, como o lodo. De acordo com a NBR 10.004, o lodo é classificado como resíduo sólido, não sendo permitido seu lançamento in natura em águas superficiais. No entanto, no Brasil essa prática é realizada pela maioria dos sistemas de tratamento de água, promovendo impactos ambientais diversos. Segundo IBGE (2010), dos 5.564 municípios brasileiros, 2.098 produzem lodo no processo de tratamento da água. As destinações desse lodo gerado são apresentadas na Figura 1. É importante frisar que um município pode dar mais de um destino ao lodo gerado.

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Nota-se que o percentual de municípios brasileiros que destinam o lodo em rios corresponde a 62,44%. Esse percentual mostra que um grande volume de lodo vem sendo lançado nos rios brasileiros, o que interfere na qualidade das águas, podendo causar diversos impactos. Dentre os municípios que destinam o lodo gerado em rios, a região sudeste é a que contribui com o maior número de municípios, seguida da região sul, conforme a Tabela 1. Essas duas regiões são as que possuem a maior demanda por água e consequentemente as que produzem a maior quantidade de água tratada e lodo.

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Segundo a Profa. Dra. Cali Laguna Achon do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos, em um estudo realizado sobre as 23 ETA da sub-bacia do rio Piracicaba em São Paulo, que é precursora na gestão de recursos hídricos, a forma de destinação que prevalece é a disposição in natura do lodo nos corpos d’água, sendo que 73% do lodo é lançado nos corpos receptores sem tratamento prévio, 23% das ETAs não disponibilizaram esta informação e somente 4% enviam o lodo para aterro, após desaguamento. Ainda de acordo com a pesquisadora as informações sobre o lodo gerado na maioria das ETAs não é, sequer efetivamente medido e quantificado, o que dificulta ações de melhoria da gestão destes resíduos e a avaliação de impactos ambientais advindos da disposição inadequada.

As principais características que distinguem o lodo de outros resíduos são: a capacidade de suportar a vida vegetal, a capacidade de retenção de água e o conteúdo de ferro e alumínio. Com base nesses aspectos, podem ser citadas algumas técnicas de disposição final: aplicação em solos agrícolas, recuperação de áreas degradadas, material de construção, materiais cerâmicos, recuperação do coagulante, disposição em ETE, disposição em aterro, dentre outras. No Brasil, tais alternativas ainda são pouco utilizadas.

A aplicação em solos agrícolas é umas das possíveis formas de disposição do lodo de ETA. Como o sulfato de alumínio é bastante utilizado como coagulante nas ETAs, os possíveis efeitos que ele pode causar têm sido um ponto central nas pesquisas sobre a aplicação do lodo em solos agrícolas. A toxicidade do alumínio é um dos mais importantes fatores que limitam a produtividade das culturas em solos ácidos, os quais compreendem mais de 40% das terras aráveis do mundo.

No Brasil, aproximadamente 1,8 milhão de km² de solos, sob vegetação de cerrado, caracteriza-se por apresentar forte acidez, deficiência extrema de fósforo, cálcio, magnésio e níveis elevados de alumínio e manganês. A baixa produtividade e a baixa resposta de muitos desses solos à fertilização têm sido, em grande parte, atribuídas à presença de alumínio em concentrações tóxicas. Diante dos possíveis efeitos causados pelo alumínio, para a aplicação de lodos de ETAs em solos agrícolas é necessária a realização de análises, principalmente quando o coagulante utilizado no tratamento for o sulfato de alumínio.

A utilização do lodo de ETA para a recuperação de áreas degradadas é uma alternativa viável, desde que sejam realizadas análises para identificar os efeitos causados ao solo e as plantas. O lodo de ETA pode ser disposto em áreas degradadas, pois eleva os teores de macronutrientes e o valor do pH do solo. Em altas doses pode causar a salinidade do solo. Para fins de recuperação, sua aplicação deve estar associada a um resíduo orgânico, como composto de serragem e esterco bovino, entre outros.

A construção civil é um setor que apresenta um alto consumo de recursos naturais e a utilização do lodo de ETA pode ser uma alternativa benéfica para mitigar tal consumo. Pesquisas têm sido realizadas a fim de verificar a adequabilidade dos produtos para construção gerados com adição de lodo de ETAs em relação às normas pertinentes.

As características físicas e químicas de lodos de ETAs são, muitas vezes, similares às características dos materiais utilizados na fabricação de tijolos, pois apresentam propriedades similares à argila natural e xisto utilizados na produção destes materiais. As grandes quantidades de lodos gerados em ETAs podem diminuir significativamente a quantidade de argila e xisto utilizados na fabricação de tijolos, aumentando a vida útil das jazidas naturais. A possibilidade de reunir os rejeitos advindos do lodo de ETAs em conjunto com os resíduos da construção civil, no intuito de estudar formas de utilização dos mesmos, poderá ser uma interessante estratégia no sentido de minimizar os impactos ambientais gerados por estes dois setores.

A agregação de resíduos de diversas atividades em produtos cerâmicos argilosos é uma alternativa tecnológica que pode contribuir para a redução do impacto ambiental causado por estes. Durante a queima da cerâmica pode ocorrer a inertização de materiais potencialmente tóxicos por volatilização, transformação química e estabilização na fase vítrea que se forma pela participação de alumino silicatos e fundentes na massa cerâmica. Dependendo da quantidade e da característica do resíduo, essa incorporação pode, inclusive, melhorar o processamento cerâmico, a qualidade da cerâmica e ainda, contribuir para a redução do gasto energético na etapa de queima e na redução do consumo de argilas, recurso natural utilizado como matéria prima na confecção de cerâmica.

O lodo gerado em ETAs, principalmente o proveniente de água de superfície, pode ser incorporado à massa cerâmica devido a sua composição mineralógica sem alterar de forma significativa as propriedades físicas das peças produzidas. A incorporação do lodo gerado em ETAs na massa cerâmica pode reduzir a temperatura de queima, devido à fração orgânica, e consequentemente reduzir a energia total requerida durante o processo.

Além disso, os hidróxidos metálicos presentes no lodo reduzem a porosidade e, no caso dos lodos férricos, aumentam a intensidade da cor vermelha dos tijolos e telhas. Há possibilidade da utilização do lodo na fabricação de materiais cerâmicos desde que o teor máximo de lodo não ultrapasse 10%, pois observou que com concentrações maiores houve comprometimento das propriedades físicas e mecânica do material.

A alternativa de recuperação do coagulante permite minimizar os custos e os problemas associados à disposição final do lodo, pois além de diminuir o volume a ser descartado, promove a reciclagem dos produtos químicos dosados no tratamento. A redução dos custos pode chegar a valores próximos de 45%. Entorno de 35 a 45% dos sólidos presentes no lodo são hidróxidos e qualquer que seja o tipo de regeneração, a etapa inicial será a solubilização dos hidróxidos precipitados.

Os processos se diferenciam na forma pela qual os compostos solúveis serão separados dos materiais inertes. As opções tecnológicas que se encontram disponíveis para a realização da recuperação de coagulantes de lodos de ETAs são: recuperação pela via ácida, recuperação pela via alcalina, extração com solventes orgânicos e extração com quelantes. Dentre as quatro, a que alcançou o maior desenvolvimento industrial foi a recuperação pela via ácida.

Segundo Di Bernardo et al. (1999), um método de disposição do lodo gerado nas ETAs, que tem sido observado em alguns países da Europa e nos Estados Unidos, é o seu lançamento nas estações de tratamento de esgoto (ETEs), via rede coletora de esgoto ou por meio de transporte em caminhão. Tal alternativa torna-se atraente, pois elimina a implantação de um sistema de tratamento nas próprias ETAs. No entanto, o que ocorre é a transferência do gerenciamento para a administração das ETE.

Para a realização de tal procedimento são necessárias análises criteriosas para avaliar as possíveis interferências que podem ocorrer nas unidades da ETE devido às características do lodo gerado e do incremento da vazão. Já foram analisados em escala piloto o impacto do lançamento dos resíduos de uma ETA em uma ETE operando com reator UASB, sendo verificado que a disposição do lodo em um reator UASB não interfere prejudicialmente no desempenho operacional do mesmo.

A alternativa de disposição dos lodos de ETA em aterros é sempre recomendada por ser comprovadamente viável tecnicamente e possuir regulamentação pelas legislações ambientais vigentes. Mesmo adotando-se outras formas de disposição, propõe-se sempre prever a utilização de aterros sanitários como opção de armazenamento dos lodos, pois pode haver necessidade de sua utilização nos casos de variações bruscas na quantidade ou qualidade dos lodos. Para a disposição do lodo de ETA em aterros é necessária a análise da interação das substâncias químicas presentes na composição do lodo de ETA com os resíduos de origem predominantemente doméstica.

No Brasil, a maioria das estações lançam seus resíduos sem nenhuma forma de tratamento diretamente no corpo d’água mais próximo à estação, ocasionando assoreamento e deterioração da qualidade da água dos rios e lagos. A toxidade potencial dos lodos de ETA, para plantas, seres humanos e organismos aquáticos, depende de fatores tais como: características da água bruta, produtos químicos utilizados no tratamento, possíveis contaminantes contidos nesses produtos, reações químicas ocorridas durante o processo, forma de remoção e tempo de retenção dos resíduos dos decantadores, características hidráulicas, físicas, químicas e biológicas do corpo receptor. As águas naturais utilizadas como mananciais estão sujeitas à contaminação por formas naturais decorrente da ação da água sobre as rochas e também sobre o meio, tais como: aplicação de fertilizantes e pesticidas e disposição de resíduos sanitários e industriais. Esse aspecto é de grande importância, pois esses podem estar presentes nos resíduos gerados.

A grande preocupação em dispor corretamente o lodo das ETAs, está na presença de metais na composição desse resíduo e no aumento do volume de chorume gerado durante o processo de degradação quando o lodo é disposto em aterros sanitários, contribuindo para a geração de impactos adversos ao meio ambiente (água, solo, flora e fauna) e à saúde da população, quando depositados de forma inadequada. O lançamento do lodo em corpos receptores, devido a sua concentração, ao tamanho das partículas dispostas e a baixas velocidades de escoamento do rio a jusante do lançamento, pode levar a sedimentação das partículas sobre a camada bentônica, inibindo o crescimento de várias espécies de peixes e outros organismos aquáticos.

A descarga de lodo com altos teores de alumínio no corpo receptor causa toxicidade do meio aquático. A carga orgânica contida no lodo pode contribuir para o consumo de oxigênio no corpo d’água, levando a condições anaeróbias, produção de maus odores e mortandade de peixes e algas, além de afetar a camada bentônica. Desta forma, os lançamentos destes efluentes contribuem para aumentar a degradação dos corpos d’água e desrespeitam a DN conjunta COPAM/CERH nº 01 (MINAS GERAIS, 2008) e a Lei de Crimes Ambientais nº 9.605 (BRASIL, 1998). Sendo imprescindível o conhecimento dos aspectos legais para definição de estratégias gerenciais que objetivem a minimização de resíduos gerados e o aproveitamento e disposição dos resíduos, sem comprometer a qualidade dos corpos receptores.

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