O tratamento de lodos gerados nos processos de tratamento de esgoto é regulado por legislação específica
Permitindo que, uma vez devidamente tratado, seja utilizado no setor agrícola como fertilizante. Assim, a qualidade do lodo varia de acordo com a composição do esgoto de partida.
Classificação de lodo
Dependendo do critério utilizado, podemos ter 3 classificações dos lodos gerados durante os processos de tratamento de esgoto:
- De acordo com a origem do efluente a ser tratado:
- Lodos urbanos
- Lodos industriais
- De acordo com a fase do tratamento de esgoto onde foram gerados: Figura semelhante
- Lodos primários
- Lodos secundários (biológicas)
- Lodos mistos
- Lodo terciário (químicos ou físico-químicos)
Fonte: Condorchem Envitech
c)De acordo com o tipo de tratamento na linha de lodos:
- Espessamento: Lodos Espessados
- Estabilização: Lodos estabilizados (digeridos)
- Desidratação: Lodos desidratados
Tratamento de lodo
Após a caracterização do lodo a ser tratado, através de vários sistemas de análise, entre os quais: cromatografia, espectroscopia de raios-X fluorescentes, análise bacteriológica, os valores dos seguintes parâmetros são estabelecidos, para determinar os processos de tratamento de lodo mais apropriados com base no seu destino.
Fonte: Condorchem Envitech
Especificamente, os parâmetros que afetam principalmente a adequação dos lodos para uso agrícola e que, portanto, devem ser analisados antes e após o tratamento dos mesmos são:
a) Metais pesados: Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, Zn e Cu
Os metais pesados são um dos parâmetros, a serem levados em conta para a caracterização do lodo. Desde a década 70, tem havido uma redução significativa em seu conteúdo no lodo de esgoto.
As principais razões para essa drástica redução, foram as diferentes legislações que vêm surgindo em diferentes países, a fim de regular e limitar esse tipo de elementos devido aos seus efeitos nocivos ao meio ambiente.
Isso levou a indústria e as diferentes administrações envolvidas a desenvolver e otimizar seus sistemas de gerenciamento que permitiram a redução dos níveis de metais pesados emitidos para o meio ambiente. Os dois processos que mais contribuíram para esse fato foram:
- Reciclagem
- Substituição
Graças ao desenvolvimento de tecnologias cada vez mais otimizadas e de processos alternativos ligados a ambos os pontos, uma redução muito significativa foi alcançada, nas emissões de metais como o cádmio, que nos últimos 30 ou 40 anos se reduziram drasticamente a sua emissão para o meio ambiente.
(http://www.cadmium.org/environment/cadmium-emissions).
b) Microrganismos patogênicos: Salmonella spp, Escherichia colli
c) Agronômico: pH, condutividade H, MO, NT, org NH3, P, Ca, Mg, K e Fe
d) Contaminantes orgânicos: compostos organo-halogenados adsorvíveis ou haletos orgânicos adsorvíveis (AOX), sulfonato de alquilbenzeno linear (LAS), Ftalatos, Nonilfenóis, Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, bifenilos policlorados, Dioxinas e furanos, éteres difenílicos polibromados.
Assim, tendo em conta a linha de lodos podemos diferenciar 3 grandes etapas de tratamento, nos quais encontramos diferentes processos associados:
Espessamento
Os processos de tratamento de lodos que representam esta etapa, permitem uma redução no volume do lodo a ser tratado, eliminando a água e aumentando assim a concentração em sólidos. O objetivo principal é o aumento da eficiência e a otimização econômica dos processos subsequentes.
Os principais processos de espessamento são:
- Espessamento por gravidade: emprega a força da gravidade. A alimentação é produzida pela zona central, na parte inferior o lodo espessado é coletado e o sobrenadante permanece na parte superior. Este sistema é usado em lodos primários, físico-químicos e mistos que decanta bem por gravidade. Os lodos biológicos decantam lentamente.
- Espessamento por flotação: o lodo é concentrado na parte superior, pela união de microbolhas, geralmente ar, aos sólidos em suspensão, que acabam sendo menos densos do que a água. Este tipo de sistema é indicado para o espessado de lodo biológico espessado devido à sua baixa capacidade de sedimentação.
- Espessamento mecânico: a concentração de lodo é realizada aumentando as forças gravitacionais
– Centrifugação: aplica-se uma força centrífuga que permite a separação. É usado principalmente em lodos biológicos. Geralmente são equipamentos caros que exigem medidas de manutenção adequadas.
– Tambor rotativo: separação por filtração, através do tambor rotativo. É usado em caso de lodos biológicos. Os custos de intervenção não são altos, requerem pouco espaço e não produzem odores.
– Mesas de espessamento: a separação é produzida drenando a água através de uma fita porosa horizontal em movimento. Eles são indicados para lodo ativo ou digerido. Não é adequado no caso de lodos físico-químicos.
Estabilização
Qualquer um dos 3 processos principais usados na estabilização do lodo, permite uma redução do material orgânico presente neles, a fim de:
a) Reduzir patógenos
b) Eliminar odores
c) Reduzir ou eliminar a capacidade de putrefação de matéria orgânica
Os processos de estabilização são divididos em:
2.1. Estabilização biológica
2.1.1 Estabilização Aeróbica
Processo biológico no qual, por ação microbiológica, se oxida a matéria orgânica, por meio de um aporte de oxigênio nos digestores abertos. Desta forma, a massa final de lodo é reduzida, modificando-a para adaptá-la aos processos posteriores.
É utilizado como tratamento secundário de uma ETE sem tratamento primário. Também pode ser usado para lodos mistos com um aporte maior de oxigênio. Os fatores que afetam esse processo são:
- Tempo de retenção
- Temperatura
- Necessidades de oxigênio e mistura
2.1.2 Estabilização aeróbia termófíla
É uma digestão aeróbia autotérmica termófíla desenvolvida para cumprir os regulamentos mais rigorosos. Baseia-se na conservação da energia térmica gerada na digestão aeróbia da matéria orgânica do lodo, para atingir e manter temperaturas termófílas (50-70 ºC).
2.1.3 Compostagem
É um processo de decomposição biológica e estabilização da matéria orgânica em condições controladas e aeróbias, desenvolvendo temperaturas termófilas, produto do calor gerado biologicamente. O resultado é um produto estável e livre de patógenos. A matéria orgânica se decompõe em CO2, água, minerais e material orgânico estabilizado.
Pode ser realizado com lodo ou misturado com agentes estruturantes que facilitam as condições aeróbias. As principais etapas são:
- Misto
- Fermentação ou compostagem
- Maturação
- Refino
É eficaz na descontaminação de poluentes orgânicos, tais como: hidrocarbonetos de petróleo, compostos monoaromáticos, explosivos, clorofenóis, alguns pesticidas e compostos aromáticos policíclicos.
Os microrganismos podem agir mineralizando ou transformando parcialmente.
No caso de metais contaminantes não são removidos significativamente durante o processo. São produzidas reações de oxidação e redução que influenciam na solubilidade, reduzindo sua disponibilidade e toxicidade na fração sólida.
É necessário um controle adequado dos parâmetros críticos (pH, aeração, umidade, relação de C / N) para evitar condições anaeróbias na massa de compostagem que causem um aumento de odores.
2.1.4 Estabilização anaeróbia
É um dos métodos mais comuns para estabilizar o lodo. Consiste na degradação da matéria orgânica, pela ação da ausência de oxigênio, liberando energia, metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), graças à ação de alguns tipos de bactérias.
É produzido em 4 estágios: Hidrólise, Acidogênese, Acetogênese e Metanogênese.
Estes sistemas são classificados em: baixa carga, alta carga, contato anaeróbico e com separação de gases. Neste processo deve ser controlado:
- pH
- Temperatura
- Alimentação de lama
- Tempo de retenção
- Produção de gás
2.2 Estabilização química
É uma alternativa à estabilização biológica para o tratamento de lodo. O objetivo deste tipo de estabilização é reduzir ou minimizar os patógenos e reduzir substancialmente os microrganismos capazes de produzir odores.
2.2.1 Estabilização com cal
O principal produto aplicado é a cal. É adicionado ao lodo na dose apropriada para manter o pH em 12 por um tempo suficiente (mínimo de 2 h) para eliminar ou reduzir os microrganismos patogênicos e os responsáveis pelos odores. Este sistema é geralmente usado:
- Pequenas estações de tratamento de esgoto com a incorporação de lodos em terrenos naturais ou armazenadas antes do transporte
- Estações de tratamento com necessidade de estabilização adicional
- Sistema de estabilização complementar durante os períodos em que outros sistemas estão fora de serviço
Geralmente é incorporado antes da secagem do lodo, embora também possa ser usado posteriormente, usando pequenas quantidades de cal. A dosagem de cal depende de:
- Tipo de lodo
- Composição química do lodo (incluindo matéria orgânica)
- Concentração de lodo
Durante o processo de tratamento de lodo usando cal é necessário manter o pH acima de 12, por um tempo mínimo de 2 horas, para garantir a destruição dos patógenos e fornecer a alcalinidade residual suficiente para que o pH não caia abaixo 11. Permitindo, portanto, tempo suficiente para o armazenamento ou descarte do lodo estabilizado. A quantidade de cal necessária para estabilizar o lodo é determinada pelo tempo do mesmo, sua composição química e a concentração de sólidos. Em termos gerais, o intervalo vai de 6 a 51%. Levando em conta que os lodos primários requerem menor quantidade e os lodos ativados maior quantidade de cal.
2.2.2 Oxidação com cloro
Uma alta dose de cloro é adicionada no lodo a ser tratado. É realizado em reatores fechados e necessitam de curtos períodos de retenção. Por enquanto, esse sistema não é estendido a nível industrial.
Fonte: Condorchem Envitech
2.3 Condicionamento
O lodo gelatinoso pode dificultar as operações de secagem. Nestes casos, um condicionamento prévio é realizado para melhorar as características do lodo para a sua desidratação. Os métodos mais comuns são:
2.3.1 Condicionamento químico
Resulta na coagulação dos sólidos e na liberação da água absorvida, sendo utilizada antes de qualquer processo de secagem. Os produtos químicos utilizados são:
- Cloreto férrico
- Cal
- Sulfato de alumínio
- Polímeros orgânicos
Os 3 primeiros fornecem desinfecção e estabilização do lodo. Os polímeros não causam desinfecção, mas são mais fáceis de alimentar e tendem a ser mais baratos.
O objetivo deste tipo de estabilização é reduzir ou minimizar os patógenos e reduzir substancialmente os microrganismos capazes de produzir odores.
2.3.2 Condicionamento térmico
O aquecimento do lodo é realizado em temperaturas que variam de 160-210 ° C, por curtos períodos sob pressão. Isso causa uma coagulação dos sólidos e uma mudança na estrutura, reduzindo a afinidade da água pelos sólidos do lodo.
O lodo é esterilizado, praticamente desodorizado e aumentando significativamente a sua capacidade de desidratação.
Desidratação
É uma operação física (natural ou mecânica) usada para reduzir o teor de umidade da lama e seu volume. Seus principais objetivos são:
- Aumentar o conteúdo de matéria seca de apenas 3-40%
- Diminua os custos de transporte devido à redução de volume
- Melhorar o manuseio e transporte de lodo
- Evite odores
- Aumentar o poder calorífico diminuindo a umidade
Os sistemas mais difundidos são os mecânicos à frente dos naturais. Do ponto de vista econômico, as tecnologias de desidratação prevalecem em ordem decrescente:
- Centrífugas
- Filtros prensa de correia
- Filtros prensa
3.1 Sistemas mecânicos
3.1.1 Centrífugas
Consistem em um tambor cilíndrico de eixo horizontal cilíndrico cônico que é baseado na força centrífuga para a separação da fase sólida da água. Existem dois tipos de centrifugação na desidratação do lodo:
a) Centrifugação contracorrente: os sólidos e o líquido circulam na direção oposta dentro do cilindro.
b) centrifugação co-corrente: as frações sólida e líquida correm na mesma direção.
3.1.2 Filtro Prensa
Os filtros prensa consistem em uma série de placas verticais retangulares dispostas uma atrás da outra em uma armação. Nas faces dessas placas, são colocados telas de filtração, geralmente de tecidos sintéticos. O espaço entre duas placas, em sua parte central oca, é a espessura que a torta resultante irá adquirir. Essa espessura pode variar entre 15 a 30 mm.
A superfície dos filtros prensa pode ser de até 400 m² e a superfície das placas de 2 m². Esses filtros geralmente consistem em mais de 100 placas. O processo de filtração varia entre 25 horas, dependendo da duração dos diferentes estágios que enumeramos abaixo:
- Enchimento
- Filtração
- Descarga
- Limpeza
Este processo de tratamento de lodos obtém-se uma estanqueidade de 35-45%, segundo as características do lodo a ser tratado. É necessário pessoal especializado e qualificado para a sua manutenção e exploração.
3.1.3 Filtro banda
É um sistema contínuo de alimentação de lodo, onde o condicionamento químico também é realizado, geralmente com polieletrólitos.
No filtro banda a drenagem por gravidade é produzida e, em seguida, é passada para o lodo por uma aplicação mecânica de pressão para que a desidratação ocorra, graças à ação de um pano poroso.
É um método barato, uma vez que não necessita de grande investimento inicial, os custos de manutenção e operação são baixos e a instalação representa um baixo consumo de energia.
Leito de secagem
3.2 Sistemas Naturais
3.2.1 Leito de secagem
O lodo é passado sobre essas camadas de cascalho ou areia, produzindo filtração e desidratação do lodo por evaporação. Essa evaporação dependerá das condições climáticas da área, dos dias de exposição e das características do lodo.
O material de drenagem é geralmente formado por camadas de 10 cm de areia em uma camada de cascalho de 10-20 cm, colocando uma rede de tubos na parte inferior para coletar a água que será tratada novamente na ETE. A camada de areia deve ser substituída periodicamente, pois a areia é perdida no processo de filtração e coleta do lodo.
A desvantagem desse processo é a grande área de terra necessária.
Fonte: AGUASRESIDUALES.INFO, Autor: Condorchem Envitech, adaptado por Portal Tratamento de Água – www.tratamentodeagua.com.br
Traduzido por Gheorge Patrick Iwaki
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