21º congresso brasileiro de engenharia sanitária e … o sistema de tratamento de lodo foi...

21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES – Trabalhos Técnicos 1

I-014 – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE LODO GERADO PELAETA CAPIM FINO

Hugo Marcos Piffer Leme(1)

Engenheiro Civil pela Universidade Mackenzie, Especialização em Hidráulica eSaneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos (E.E.S.C./USP) – Diretor doDepartamento de Planejamento do Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba.Gilson Luiz MerliEngenheiro Civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba, Especialização em Saneamentopela Escola de Engenharia de São Carlos (E.E.S.C./USP) – Diretor do Departamento deProdução e Tratamento do Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba.

Endereço(1): Rua XV de Novembro, 2.200 – Bairro Alto - Piracicaba – São Paulo - CEP: 13.416-756 - Brasil -Tel: (19) 430-9611 - e-mail: [email protected]

RESUMO

Não é prática no Brasil efetuar o tratamento das águas de lavagem de filtros e descarga de decantadores dasEstações de Tratamento de Água.O descarte destes despejos nos rios têm contribuído para a deterioração da qualidade das águas de nossosmananciais, principalmente em regiões onde ocorrem a escassez e comprometimento dos recursos hídricos. Otratamento e reaproveitamento destas águas também representa a redução de perdas verificadas em nossasETAs.O Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba - SEMAE assumiu recentemente junto a PromotoriaPública, compromisso de tratar todos os despejos da ETA Capim Fino, principal sistema de produção de águada cidade com capacidade de tratamento de 1.500 L/s.O projeto da Estação de Tratamento de Lodo foi concluído em Março de 1.999 e nesse mesmo ano adquiriu-seuma área de 84.000 m² junto a ETA onde, atualmente, está sendo construído esse empreendimento.O presente trabalho vem relatar a escolha das alternativas estudadas, detalhamento da alternativa escolhidabem como a eficiência esperada e o reaproveitamento das águas.

PALAVRAS-CHAVE: Lodo de ETA, Espessadores de Lodo, Centrífugas, Aterro de Deposição.

INTRODUÇÃO

O Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba possui 03 (três) Estações de Tratamento de Água sendoque a ETA Capim Fino é atualmente responsável por 90% da produção da água distribuída na cidade.

O Plano Diretor de Água do Município prevê a desativação das outras unidades de tratamento até o ano 2.007,motivo este que levou a Autarquia investir no tratamento dos efluentes da ETA Capim Fino. Nosso objetivo éacabar com a poluição do corpo receptor provocado por estas descargas e também o reaproveitamento daságuas descartadas pela ETA, diminuindo as perdas verificadas no sistema produtor.

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

A Estação de Tratamento de Água denominada ETA Capim Fino tem capacidade para tratar 1.500 L/s de águaproveniente do rio Corumbataí, principal manancial da cidade de Piracicaba.

A ETA Capim Fino é composta das seguintes unidades:

• calha Parshal e unidade de mistura rápida;• 16 câmaras de floculação;• 04 decantadores com removedores de lodo contínuo;• 14 filtros de dupla camada filtrante;


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Os produtos químicos utilizados atualmente são: Cloreto Férrico, Cal Hidratada, Cloro, Ácido Fluorssílicico,Carvão Ativado e Polímero.

A ETA Capim Fino é do tipo convencional compreendendo as seguintes etapas: mistura rápida, coagulação-floculação, decantação, filtração e desinfecção final.

Há duas fases no processo de tratamento onde são gerados os despejos da ETA: na decantação onde o lodoacumulado no fundo dos decantadores são extraídos por removedores de funcionamento hidráulico, acionado àvácuo; e na filtração quando das lavagens contra corrente, efetuadas periodicamente.

A vazão proveniente da água de lavagem de filtros e descarga contínua de lodo dos decantadores foi fixadopara o final do projeto, em 58 L/s.

Utilizou-se da realização de ensaios do lodo gerado na ETA para definição do comportamento do mesmo emrelação aos processos de espessamento, conforme demonstrado na tabela 1.

Tabela 1: Ensaios de lodosLodo dos Decantadores Mistura de lodo com ALAF

Flotação Gravidade Flotação GravidadeANÁLISES Amostra

brutaLíquido

ClarificadoPolímeroCatiônico

LíquidoClarificadoPolímeroAniônico

Amostrabruta

LíquidoClarificadoPolímeroCatiônico

LíquidoClarificadoPolímeroAniônico

PH 5,86 7,50 7,40 7,60 7,60 7,40Turbidez (uT) - 4,36 7,36 - 1,20 5,32Cor Aparente(uC)

- 44 96 - 2 55

Sólidos Totais(mg/l)

22.928,0 197,2 425,0 19.088,0 167,7 481,0

Sólidos Fixos(mg/l)

19.912,0 43,5 93,0 16.522,0 37,7 126,0

SólidosVoláteis (mg/l)

3.016,0 153,7 332,0 2.566,0 130,0 355,0

SólidosSuspensosTotais (mg/l)

20.813,0 6,5 12,0 17.100,0 3,9 8,0

SólidosSuspensosFixos (mg/l)

18.747,0 2,6 6,0 15.313,0 1,3 2,0

SólidosSuspensosVoláteis (mg/l)

2.066,0 3,9 6,0 1.787,0 2,6 6,0

SólidosSedimentáveis(ml/l)

870,0 Nd - 720,0 - -

DBO (mg/l) 76,0 10,2 14,0 63,0 6,5 14,0Coliformestotais(NMP/100ml)

1.732,87 x106

1.046,24 x103

2.419,17 x103

248,1 x106

387,3 x103

648,8 x103

Coliformesfecais(NMP/100ml)

1,0 x 106 < 1,0 5,0 x 103 1,0 x 106 < 1,0 2,0 x 103

DQO (mg/l) 3.550,0 42,9 102,0 1.905,0 41,6 94,0Íons dos MetaisTotais (mg/l)(Zn) 2,32 0,04 0,05 3,44 0,17 0,03(Pb) 0,92 Nd nd 12,80 nd nd(Cd) nd Nd nd 2,48 nd nd



(Ni) 0,12 Nd nd 7,60 nd nd(Fe) 3,34 x 103 0,04 0,60 2,0 x 103 0,46 0,30(Mn) 3,88 0,06 0,21 2,12 0,03 0,14(Cu) 1,36 Nd nd 2,28 nd 0,02(Al) 0,04 0,01 nd 46,0 nd nd(Cr+3) 1,04 Nd nd nd nd nd(Cr+6) nd Nd nd nd nd nd

nd = não detectadoALAF – água de lavagem dos filtros

APRESENTAÇÃO DO ESTUDO DE ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO.

Inicialmente foram estudadas 04 alternativas onde foram levantados os aspectos técnicos e econômicos decada uma. Resumidamente as alternativas apresentavam as seguintes unidades:

Alternativa 01 - elevatória de lodo, espessamento por gravidade, com uso de polímero, seguido dedesidratação mecânica, por prensa desaguadora do lodo previamente adensado.Alternativa 02 - elevatória de lodo, espessamento por flotação, com uso de polímero, seguido de desidrataçãomecânica, por prensa desaguadora, do lodo previamente adensado.Alternativa 03 - elevatória de lodo, espessamento mecânico com filtro de esteira (gravity table) com uso depolímero, seguido de desidratação mecânica por prensa desaguadora.Alternativa 04 - elevatória de lodo, espessamento mecânico com filtro de esteira (gravity table) com uso depolímero e desidratação mecânica por centrífuga, com uso do polímero.

O PROJETO DE TRATAMENTO ESCOLHIDO.

A alternativa que apresentou os melhores resultados técnicos e econômicos e foi detalhada no projetoexecutivo é composta das unidades descritas abaixo e apresentada no fluxograma da figura 1:

Figura 1: Fluxograma do processo

TANQUEDE

AMORTE-CIMENTO

EE1

CAIXA DEDISTRI-BUIÇÃO

EE3

EE2

ETA

ATERROPRÓPRIO

CAIXA DERECEPÇÃO E

HOMOGEINIZAÇÃO

DOSADORESDE PRODUTO

QUÍMICO

RETORNOENTRADA ETA

(OPCIONAL)

MEDIDORDE VAZÃO

MEDIDOR DE VAZÃO

MEDIDOR DE VAZÃO

RETORNOENTRADA

ETA

DESCARGALAVAGEM FILTROS EDECANTADORES

CAÇAMBA

ESPESSADOR BOMBAHELICOIDAL CENTRÍFUGA

TURBIDÍMETRO



CAIXAS DE RECEBIMENTO E AMORTECIMENTO DE VAZÕES

A vazão proveniente dos decantadores é praticamente contínua durante todo o período de operação da ETAsendo de 44 L/s enquanto que a vazão da água de lavagem dos filtros ocorre em determinados momentos comvalor de 833 L/s, resultando numa vazão média para final do projeto de 58 L/s com carga máxima de sólidosde 48.000 kg/d.

Como o sistema de tratamento de lodo foi dimensionado para uma vazão média, há necessidade de criação dacaixa e do tanque de amortecimento. Estas unidades possuem volume total de 900 m³ e serão executados emconcreto.

ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS

A Estação Elevatória EE1, instalada junto a caixa de amortecimento, irá conduzir o lodo proveniente dasdescargas dos decantadores e, alternativamente, também da água de lavagem dos filtros até os desidratadores.

A Estação Elevatória EE2 posicionada nas proximidades da saída dos desidratadores recebe a águaproveniente dos processos de espessamento e centrifugação e recalca para o início do processo de tratamentona ETA.

A Estação Elevatória EE3 situada também junto a caixa de amortecimento conduzirá a água proveniente dalavagem de filtros para o início da operação da ETA.Todas as elevatórias possuem 2 bombas submersíveis com vazões de 60 L/s e 32 CV.

MEDIDOR DE VAZÃO

Este equipamento irá medir a vazão total da mistura de água mais lodo que será processada nas instalações,sendo estas vazões totalizadas e os dados enviados a CLP. Pelas características da água que passará peloequipamento optou-se pelo medidor de vazão eletromagnético.

ESPESSADORES DE LODO

Serão quatro unidades do tipo mecânico, conforme figura 2, que receberão água com lodo diretamente dasbombas da Elevatória EE1, operando cada um com uma vazão de 14,5 L/s, sendo esperado que o lodoresultante deste processo apresente teor de sólidos de 4 a 8%.

A operação de cada unidade será comandada por painel elétrico a ser provido pelo fornecedor dosequipamentos, os dados dos registros de rotina de consumos e mínimos de partidas de cada equipamento, serãotransmitidos ao controlador lógico programável (CLP). Também o CLP, ao receber o sinal de partida dasbombas da Elevatória EE-1, comandará a partida dos espessadores. O desligamento das unidades serácomandado pelo CLP através de temporizador ajustável, em função da qualidade da água com lodo recalcadapara os equipamentos. Tal ajuste é variável a cada dia, em função da qualidade da água bruta recebida na ETAe portanto, da geração de lodo.

Para facilitar estes ajustes, foi previsto um turbidímetro posicionado na saída dos adensadores, que enviarásinais ao CLP, permitindo-se assim traçar uma curva de calibração do acréscimo de tempo que cadaespessador deve funcionar, em função do desligamento das bombas da EE-1 e da qualidade da água recebidanos equipamentos de espessamento.



Figura 2: Espessador de lodo

BOMBAS HELICOIDAIS DE TRANSFERÊNCIAS

Estas bombas irão transferir o lodo espessado para as centrífugas de desidratação em número de duas elasforam dimensionadas para vazões de 8,15 m³/h.

O CLP também comandará o funcionamento destas bombas em função da operação dos espessadores.

CENTRÍFUGAS DE DESIDRATAÇÃO

Serão instaladas duas unidades do tipo horizontal, com rotação variável, conforme figura 3, recebendo lodoespessado das bombas de transferências com capacidade de 25 m³/h, sendo esperado como resultado uma tortacom teor de 25% de sólidos.

O lodo bombeado para as centrífugas será pré-condicionada mediante dosagem automática de Polieletrólitodiretamente na linha de recalque.

A operação de cada unidade será comandada por painel elétrico sendo todos os dados transmitidos ao CLP.

Figura 3: Centrífuga

DOSADORES DE PRODUTOS QUÍMICOS

O sistema de dosagem de produtos químicos foi previsto para utilização de polieletrólitos, um para todos osespessadores e outro para as centrífugas.

Os dosadores irão utilizar polieletrólitos líquido com ajuste automático de dosagem em função da qualidade daágua de saída dos espessadores.



ATERRO DE DEPOSIÇÃO

Devido as exigências de Órgãos ambientais, o lodo resultante do tratamento da água não pode mais serlançado ao rio, assim sendo optou-se pelo sistema proposto de desidratar o lodo e depositá-lo em uma áreapara sua secagem.

Deverá ser construído em área de 84.000 m² junto a ETA, que receberá descargas diárias do lodo, comdepósito em montículos sucessivos, sem sobreposição. A cada quinzena, uma vez que os montículos estejamsecos, uma pá carregadeira deverá fazer deposição em camadas de 1,75 m de altura, ocupando assimpaulatinamente os platôs construídos.

Prevê-se um período de uso de dez anos para a área destinada a deposição de lodos sendo o total de lodoproduzido diariamente estimado em 58 m³.

RESULTADOS E CONCLUSÕES

RESULTADOS E CONCLUSÕES DOS ENSAIOS DE TRATABILIDADE DOS EFLUENTES.

Foram analisadas amostras do lodo descartados pelos decantadores e pela água de lavagem de filtros da ETACapim Fino na Escola de Engenharia de São Carlos – USP, com a finalidade de definir o comportamento dosmesmos quanto aos processos de espessamento.

Os processos de flotação e decantação apresentaram resultados muito bons, com obtenção de lodo espessadopor gravidade com teor de sólidos de até 8,0% e lodo espessado por flotação com teores de até 11,0%, sendoem ambos os casos utilizado polímeros como auxiliar de tratamento.

Verificou-se finalmente que o líquido clarificado, qualquer que seja o processo de espessamento adotado,apresentaria qualidade potencialmente favorável ao reuso na ETA. A maior parte dos metais presentes no lodobruto permaneceu associada ao lodo espessado.

RESULTADOS E CONCLUSÕES SOBRE A EFICIÊNCIA DO PROCESSO E LODO GERADO.

Espera-se obter 58m³ por dia de lodo espessado com teor de sólidos em torno de 25% que será depositado emárea anexa a ETA, estando previsto posterior estudo de alternativas de utilização do lodo junto asUniversidades instaladas na cidade.

Com a recuperação das águas provenientes das descargas de lavagem de filtros e descarga de decantadores,ocorrerá uma redução em torno de 4% das perdas verificadas na ETA.

Além do aspecto acima mencionado vale ressaltar que estas descargas deixarão de ser lançadas no corporeceptor, evitando maiores danos ao meio ambiente.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. LATIN CONSULT - Projetos e Memoriais Descritivos da Estação de Tratamento de Lodo - 1.999.2. Ensaios de tratabilidade elaborado pela Escola de Engenharia de São Carlos / USP.

21º congresso brasileiro de engenharia sanitária e … o sistema de tratamento de lodo foi...

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