usos benéficos de lodos de estações de tratamento de água

USOS BENUSOS BENÉÉFICOS DE FICOS DE LODOS DE ESTALODOS DE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA

Dione Mari Morita

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA

♦ Tratamento convencional de água

Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção

Lodos

Água de lavagem dos filtros

ÁÁgua gua BrutaBruta

Correção

de pHFluoretação ÁÁguagua

TratadaTratada

GERAGERAÇÇÃO DOS RESÃO DOS RESÍÍDUOSDUOS

ÁGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS

LODO DOS DECANTADORES

IMPACTOS AMBIENTAIS DO IMPACTOS AMBIENTAIS DO LANLANÇÇAMENTO DE RESAMENTO DE RESÍÍDUOS DE DUOS DE

ETAS NOS CORPOS DETAS NOS CORPOS D’Á’ÁGUAGUA

♦ 7.500 ETAS brasileiras

♦ 70% lança diretamente os lodos nos corpos d’água mais próximos

♦ Impactos ambientais:– aumento na quantidade de sólidos nos

corpos d’água;

– assoreamento dos corpos d’água;

– aumento da cor, turbidez e concentração de alumínio na água;

– redução do pH da água;– solubilização de metais contidos no lodo

no corpo hídrico;– liberação de odores;– redução da quantidade de oxigênio

dissolvido no corpo d’água;– toxicidade crônica aos organismos

aquáticos;– impacto visual.

TENDÊNCIA MUNDIALTENDÊNCIA MUNDIAL♦ Usos benéficos de resíduos de ETAs

Siderurgia

Agricultura/Controlede eutrofização Cobertura de

aterros sanitários

Cimenteira

RevestimentoCerâmico

EUA

Japão, Espanha

HolandaEUA, Japão, Alemanha,

Inglaterra

EUA, Alemanha, Espanha, Japão, Austrália

EUA, Austrália

EUA, Polônia, Alemanha, Japão

Recuperação de coagulantes

Cerâmica VermelhaEUA, China, Espanha,

Inglaterra, Índia, Portugal, Holanda, Brasil Recuperação de

áreas degradadas

♦ Usos benéficos de resíduos de ETAs

Pesquisa

DonnanAcidulação

Estados UnidosEstados Unidos

Aplicação no solo25%

Aterro sanitário

20%Aterro exclusivo

13%

Descarga nos corpos d´água

11%

Outros7%

Descarga no sistema

público de esgotos

24%

Fonte: CORNWELL et al (2000)

Industrial Water Pollution Controls

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EPA Home > Water > Water Science > Industrial Water Pollution Controls > Effluent Guidelines > Potential Drinking Water Treatment Effluent Guidelines

Effluent Guidelines Cooling Water Intake Structures 316(b) Discharge Standards for Armed Forces Vessels Analytical Methods

Potential Drinking Water Treatment Effluent Guidelines

We are beginning a new rulemaking to address the direct discharge of drinking water treatment residuals to surface water, together with the indirect discharge of residuals to wastewater treatment plants. This rulemaking, titled "Drinking Water Treatment Effluent Guidelines," may include large, as well as medium and small, drinking water facilities that discharge suspended solids, aluminum salts, organic matters, radionuclides, iron salts, polymer, lime, arsenic, desalination concentrates, or other residuals.

The docket number for the drinking water treatment rulemaking is EPA-HQ-OW-2004-0035 and is accessible from Regulations.gov. Enter the docket number in the space provided under "Advanced Search."

• Clean Water Act Requirements

• Potential Effluent Guidelines for the Drinking Water Treatment Point Source Category

• Data Needs for Determining Whether Effluent Guidelines for Drinking Water Treatment Facilities are Warranted

• Surveying Treatment Facilities

• For more information

Clean Water Act Requirements

The Clean Water Act directs us to develop national industrial technology-based regulations to limit the amount of pollutants that are discharged to surface waters (usually called "effluent guidelines") or to sewage treatment plants (called "pretreatment standards"). Pretreatment standards ensure that pollutants do not pass through or interfere with the safe and effective operation of these treatment plants. The Clean Water Act also directs us to develop national industrial technology-based

Fonte: http://www.epa.gov/waterscience/guide/dw/#potential

FranFranççaa

Aplicação no solo6% Aterro sanitário

13%

Descarga no sistema público

de esgotos29%

Usos benéficos (diques,

construção civil, compostagem)

52%

Fonte: ADLER et al (2002)

Reino UnidoReino Unido

Fonte: SIMPSON et al (2002)

Aterro sanitário

52%

Aterro exclusivo

6%

Descarga no sistema

público de esgotos

29%

Lagoa2%Novos

métodos9%

Descarga nos corpos d'água

2%

Novos métodos:

•aplicação no solo;

•recuperação de áreas degradadas;

•disposição no solo (incluindo a produção de gramíneas);

•incorporação em materiais de construção (incluindo tijolos e agregados)

Major projects

Wastewater sludge

recycling

Clean water sludge

recycling

Operational maintenance

and capital upgrades

Workshop services

Laboratory services

Clean water sludge recycling

Nature of service

Terra Eco Systems recycles clean water sludge to agriculture, land remediation and

forestry. We can recycle both clean water sludge cake as well as liquid sludge.

Removals can be done from tanks at Water Treatment Works as well as from lagoons.

Our operations include transportation of the clean water sludge from the Clean Water

site to the location where it will be recycled.

Benefits

We can offer a sustainable and cost-effective alternative to landfill. We are able to

take a variety of clean water sludges and offer a range of recycling options.

Our solution will give you peace of mind– all of our recycling activities are registered

or audited by the Environment Agency. We are also able to provide all of our clients

with a full audit trail of where and how their waste materials were recycled.

Capabilities

Experience - We are the No. 1 in agricultural recycling in the UK.

Land selection is carried out by one of our fully qualified contract managers.

We provide logistics for the safe and efficient removal of clean water sludge.

Our landbank is in excess of 45,000 hectares and is spread across the south of

England and Scotland.

Key clients

Anglian Water, Southern Water, Mid-Kent Water, Essex and Suffolk Water, Scottish

Water

Contact information

See also

Terra Ecosystems website

See Also:

Terra Eco Systems

website

Terra Eco Systems recicla lodo de ETAs para a agricultura, áreas degradadas e florestas

Fonte: http://www.thameswater.co.uk/UK/region/en_gb/content/section_homepages/section_homepage_000602.jsp

AlemanhaAlemanha

Fonte: Gramel et al. (2002)

Aterro 35%

Estação de

tratamento

de esgotos

12%

Reúso

industrial

25%

Outros usos

benéficos

28%

AustrAustráália lia –– 2006/072006/07

Fonte:

http://www.sydneywater.com.au/AnnualReport/menu/performance/Goal4/perfo

rmanceIndicators.cfm#performanceIndicator1

“Of the total mass of water treatment residuals produced, 48 per cent was

reused this year, with the balance stored for future reuse.

In 2006-07, Sydney Water's water filtration plants produced 2,807 dry tonnes of residuals - an increase of nearly 24 per cent from 2005-06”.

Japão (2005)Japão (2005)

Fonte: http://www.env.go.jp/en/headline/headline.php?serial=668

Total: 422 milhões de toneladas

Siderúrgica:

10,2%

Construção:

18,1% Agricultura:

20,8%

Eletricidade,

gás, calor e

suprimento

de água:

23,0%

Papel e

celulose:

8,4%

Indústria

química: 4%

Japão (2005)Japão (2005)

Disposição

final 5,7%

Reúso

reciclagem

51,9%Redução

42,3%

Lodo

44,5%

Resíduo

animal

20,7%

Sedimento

14,4%

Fonte: http://www.env.go.jp/en/headline/headline.php?serial=668

Região Metropolitana Região Metropolitana deTokyodeTokyo (Japão)(Japão)

Fonte: http://www.waterprofessionals.metro.tokyo.jp/pap.html

INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DE LODOS ÃO DE LODOS DE ESTADE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUA EM GUA EM BLOCOS CERÂMICOSBLOCOS CERÂMICOS

C E R Â M I C A

MÔNACO

EQUIPE TEQUIPE TÉÉCNICACNICA

♦ Dione Mari MORITA - Universidade de São Paulo (USP)♦ Américo de Oliveira SAMPAIO - Companhia de Saneamento

Básico do Estado de São Paulo (SABESP) ♦ Airton Checoni DAVID (SABESP)♦ Marco Antônio Silva de OLIVEIRA (SABESP)♦ Carlos Henrique GIANFRANCISCO (Cerâmica Mônaco)♦ Patrícia de Souza ANDRADE – (Unicamp)♦ Roberto FERREIRA (SABESP)♦ Marcelo Kenji MIKI (SABESP)♦ Maurício Guimarães SABBAG (USP)♦ Orientação: Prof. Dr. João Vicente Assunção (FSP - USP)

EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua de gua de CubatãoCubatão

Vazão: 4 m3/sETA convencionalCoagulante: cloreto férrico

Cerâmica MônacoCerâmica Mônaco

7.500 t argila/mês

Cerâmica industrial

-comparação com os limites estipulados pela legislação ambiental

-comparação das operações com e sem o resíduo

-análise de risco

•Comparação das características geotécnicas e mineralógicas do lodo

com as das argilas

•Avaliação de diferentes proporções lodo:argila

•Avaliação da necessidade de mudança no processo industrial devido

à incorporação do lodo

•Realização de testes mecânicos com os blocos e comparação com

os limites estipulados pelas normas técnicas

•Comparação entre blocos com e sem resíduo

Prospecção de potenciais usuários, negociação e testes

em escala real

Considerando outros materiais utilizados no processo

Mineralógica e Granulométrica

Caracterização da

água do Rio Cubatão

Caracterização dos produtos químicos

utilizados na ETA

Considerando uso na cerâmica

Destino dos compostos/elementos escolhidos na ETA

Método “Ad-Hoc” de avaliação dos impactos ambientais

Definição dos impactos ambientais no processo industrial

Biológica

Físico-Química

Medição dos impactos

Parâmetros para caracterização do lodo

Comparação com critérios, normas, padrões e escolha dos

compostos/elementos a serem avaliados

PARÂMETROS UNIDADE VARIAÇÃORESUMO DA

REVISÃO

BIBLIOGRÁFICA(1)

Arsênio mg/kg <1,00 - 20,70 10 - 20

Bário mg/kg 76,3 -

Berílio mg/kg <1,00 - <1,95 -

Cádmio mg/kg <1,10 0,06 - 1,20

Carbono Orgânico Total

%(m/m) 1,83 - 4,70 7,72

Chumbo mg/kg 4,42 - 103,00 6,4 - 54

Cianeto mg/kg <0,17 - <1,00 -

Cloretos mg/kg <7,00 - 474,00 -

Cloro Residual mg/kg <0,5 -

Cobre mg/kg 16 <10,0 - 110

Compostos Organo-Halogenados (TOX)

% <0,05 -

Cromo Hexavalente mg/kg <1,00 - 1,11 -

Cromo Total mg/kg 5,88 - 72,50 <5,8 - 82,3

Fenol mg/kg <0,50 - <2,97 -

Mercúrio mg/kg <0,25 - <1,00 0,01 - 0,46

Níquel mg/kg <1,99 3,4 - 90,0

Óleos e Graxas % <0,05 - 0,09 -

Selênio mg/kg <1,00 - <7,75 -

Surfactantes mg/kg <0,50 - 0,96 -

Vanádio mg/kg 7,49 - <328 -

Zinco mg/kg 24,5 31,5 - 296

Hidrocarbonetos Líquidos/Bombeáveis

% <0,05 -

pH UpH 6,5 - 7,9 5,0 - 10,6

Umidade % 17,30 - 84,60 81,50 - 99,94

Líquidos Livres mL/100g Ausente -

Todos os Compostos Orgânicos Voláteis

mg/kg <0,06 -

LEGENDA:(1)

CORDEIRO; 1993; HORTH et al. ; 1994; BARBOSA; 2000; BARROSO

et al. ; 2001; HUANG et al. ; 2001; RICHTER; 2001; PAULSRUD et al. ; 2002; GODBOLD et al. ; 2003

Coliformes Totais NMP/g 2 – 372

Coliformes Fecais NMP/g <1 – 10

Giardia sp - Negativo

Cryptosporidium sp - Negativo

VARIAÇÃOPARÂMETROS UNIDADE

Características físico-químicas e

microbiológicas do lodo

Blocos cerâmicos fabricados

com o lodo da ETA Cubatão

Cor mais avermelhada

Cerca de 100 g mais leves

Com lodo Sem lodo

CO2

Teste sem lodo: picos mais intensos

Teste com lodo: maior emissão - maior consumo de cavaco

MONITORAMENTO NA CHAMINMONITORAMENTO NA CHAMINÉÉ

O2

Após 14 horas: maior emissão de O2 no teste com lodo - excesso de ar

CONCLUSÕESCONCLUSÕES♦ Metodologia de negociação de conflitos com a

participação dos setores envolvidos mostrou-se eficaz, com os seguintes benefícios:

– à indústria: aumento da vida útil da jazida, redução dos custos de recomposição de áreas com vegetação nativa, blocos mais leves e mais vermelhos, menores emissões no forno (US$ 1480,74/hectare)

– à concessionária de serviços de saneamento: solução definitiva para o lodo gerado na ETA; 67% do custo da disposição em aterro, sem passivo ambiental;

– ao meio ambiente: redução da supressão da vegetação e minimização da poluição aquática

♦ compatibilidade entre o lodo e a massa de argila, não ocorrendo interferências significativas no processo produtivo e nem nas características finais dos blocos cerâmicos processados;

♦ substituição da argila pelo lodo♦ além das características físico-químicas das

matérias-primas, é importante a forma do molde;

♦ os blocos cerâmicos nos quais foi incorporado 12,5% de lodo de ETA e confeccionados com molde de paredes retas atenderam as especificações das normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas.

♦ disposição do lodo diretamente sobre o solo no pátio da indústria:

– ingestão da água subterrânea contaminada: chumbo no solubilizado (monitorar, investigar e controlar)

– outras vias não se caracterizaram como importantes para contaminação

♦ emissões de CO, SO2 e CO2 mais estáveis, após os 600oC: presença da calcita

♦ fatores de emissão de CO, CO2, SO2, SO3 e Material Particulado - mesma ordem de grandeza das cerâmicas norte-americanas

♦ Emissão de metais no material particulado inferiores aos fatores de emissão de cerâmicas norte-americanas

♦ atendimento à Diretiva Européia - emissão de dioxinas e furanos

♦ aplicando modelo matemático de dispersão de poluentes: as emissões dos poluentes não afetariam a qualidade do ar

♦ disposição do bloco pós consumo em lixões ou em usinas de reciclagem de entulhos:

– nenhuma via analisada se caracterizou como importante para contaminação

VIABILIDADE TVIABILIDADE TÉÉCNICA DA CNICA DA INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DE LODOS ÃO DE LODOS DE ESTADE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUA DO GUA DO MUNICMUNICÍÍPIO DE CAMPINAS EM PIO DE CAMPINAS EM BLOCOS CERÂMICOSBLOCOS CERÂMICOS

Equipe tEquipe téécnicacnica

♦ Rafael Menni NOVAES (Unicamp)

♦ Ricardo de Lima ISAAC (Unicamp)

♦ Dione Mari MORITA (USP)

♦ Patrícia de Souza ANDRADE (Unicamp)

♦ Álvaro Chavez PORRAS (Unicamp)

EstaEstaçções de tratamento de ões de tratamento de ÁÁgua 3 e gua 3 e 4 de Campinas4 de Campinas

Vazão: 2,9 m3/s

ETA convencional

Coagulante: cloreto férrico

Cerâmica Cerâmica CapuavaCapuava

1600 t/mês de argila

Semi-artesanal

Metodologia dos Ensaios de Caracterização dos Corpos de Prova

- proporções de mistura: 10, 20, 30, 40 e 50% adição lodo (em massa)

- IPT (2003): dimensões dos corpos de prova 20 x 3 x 2 cm

- preparação das amostras: trituração e peneiramento →→→→ Pó

- mistura: por pesagem em uma balança analítica

♦ Verificou-se uma compatibilidade entre as características físicas e mineralógicas do lodo das ETAs 3 e 4 com as matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica;

♦ O lodo, por ser rico em quartzo, atua no processo cerâmico como agente desplastificante, devendo ser misturado com argilas ricas em componentes argilosos;

♦ O lodo contribuiu por melhorar a propriedade de cor nos blocos;

♦ Mesmo em péssimas condições de desaguamento, o lodo pode ser incorporado à massa cerâmica (mas em proporções menores);

♦ Teor de umidade do lodo: fator limitante♦ Necessidade de um tratamento complementar em

leito de secagem;

ConclusõesConclusões

♦ Tratamento complementar ocasionou em uma série de vantagens:– melhoria nas condições de transporte;– melhoria nas condições de descarga do lodo na

indústria;– possibilidade de adição de lodo em maiores

proporções;– aceitação sem resistência por parte do ceramista;– valor ao material o qual passa de resíduo a

insumo.♦ Comportamento dos corpos de prova

semelhante aos dos blocos produzidos: ganhos de absorção de água, aumento da porosidade aparente e diminuição da resistência mecânica na medida em que o lodo foi sendo adicionado;

♦ Resultados em escala de laboratório não reproduzem o que ocorre em escala real devido às condições de mistura.

REMOREMOÇÇÃO DE FÃO DE FÓÓSFORO DE SFORO DE EFLUENTES DE ESTAEFLUENTES DE ESTAÇÇÕES ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO BIOLBIOLÓÓGICO UTILIZANDO GICO UTILIZANDO LODO DE ESTALODO DE ESTAÇÇÃO DE ÃO DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA


♦ Iara Regina Soares CHAO (SABESP)


♦ Thadeu Hiroshi FERRAZ (UNESP)

EstaEstaçção de tratamento de esgotos de ão de tratamento de esgotos de BarueriBarueri

Vazão: 6,5 m3/s

Sistema de lodos ativados convencional

EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua do gua do Alto CotiaAlto Cotia

Vazão: 1 m3/s

Tratamento convencional

Coagulante: sulfato de alumínio

TESTES DE JARROS :TESTES DE JARROS :TESTES DE JARROS :

1. TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES;

2. TEMPO DE SEDIMENTAÇÃO;

3. CARGAS ELÉTRICAS

4. DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;

1.1. TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES; TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES;

2.2. TEMPO DE SEDIMENTATEMPO DE SEDIMENTAÇÇÃO;ÃO;

3.3. CARGAS ELCARGAS ELÉÉTRICASTRICAS

4.4. DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;

1ª ETAPA - POTENCIAL DE REMOÇÃO DE FÓSFORO1ª ETAPA - POTENCIAL DE REMOÇÃO DE FÓSFORO

2ª ETAPA - INFLUÊNCIA DAS SEGUINTES VARIÁVEIS:2ª ETAPA - INFLUÊNCIA DAS SEGUINTES VARIÁVEIS:

5. TEMPO DE MISTURA;

6. USO DE POLÍMERO NA

COAGULAÇÃO DA ÁGUA

BRUTA DA ETA ALTO

COTIA

7. pH DA MISTURA

(EFLUENTE FINAL DA ETE-

BARUERI E LODO DE ETA-

ALTO COTIA)

5.5. TEMPO DE MISTURA;TEMPO DE MISTURA;

6.6. USO DE POLUSO DE POLÍÍMERO NA MERO NA

COAGULACOAGULAÇÇÃO DA ÃO DA ÁÁGUA GUA

BRUTA DA ETA ALTO BRUTA DA ETA ALTO

COTIACOTIA

7.7. pH DA MISTURA pH DA MISTURA

(EFLUENTE FINAL DA ETE(EFLUENTE FINAL DA ETE--

BARUERI E LODO DE ETABARUERI E LODO DE ETA--

ALTO COTIA)ALTO COTIA)

ConclusõesConclusões♦ No descarte de lodo de estações de

tratamento de água – ETAs são desprezadas toneladas de produtos químicos, que poderiam ser recicladas e utilizadas como insumo no tratamento terciário de ETEs;

♦ Melhor eficiência (100%): – concentração de fósforo inicial de 2,9 mg/L– tempo de permanência do lodo no decantador

da ETA do Alto Cotia de 80 dias– pH de 4,5 a 6,5– Gradiente de 40 s-1– tempo de mistura de 15 minutos– tempo de sedimentação de 30 minutos– sem polímero – Dosagem de 37 mg/L

♦ O tempo de permanência do lodo no decantador da ETA do Alto Cotia influencia na remoção de fósforo do efluente da ETE Barueri. Valor máximo em 45 dias;

♦ Parâmetros que influenciam na remoção: – tempo de mistura– dosagem de lodo– Polímero– Tempo de permanência do lodo no decantador da

ETA♦ Parâmetros que não influenciam:

– Cargas elétricas das partículas de lodo de ETA– Tempo de sedimentação

VIABILIDADE TVIABILIDADE TÉÉCNICA DA CNICA DA INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DO LODO ÃO DO LODO DOS DECANTADORES DA DOS DECANTADORES DA ESTAESTAÇÇÃO DE TRATAMENTO ÃO DE TRATAMENTO DE DE ÁÁGUA DE CAMPINAS E GUA DE CAMPINAS E AGREGADOS RECICLADOS AGREGADOS RECICLADOS MIMIÚÚDOS EM BLOCOS DE DOS EM BLOCOS DE CONCRETOCONCRETO

PREFEITURA MUNICIPAL DE CAMPINAS


♦ Álvaro Chávez Porras (Unicamp)

♦ Ricardo de Lima Isaac (Unicamp)

♦ Dione Mari Morita (Usp)

EFEITO DO TEMPO DE EFEITO DO TEMPO DE ARMAZENAMENTO DO LODO ARMAZENAMENTO DO LODO NO DECANTADOR NO NO DECANTADOR NO DESAGUAMENTODESAGUAMENTO


♦ Marcelo Kenji MIKI (SABESP)


♦ Marco Antônio Silva de OLIVEIRA (SABESP)

♦ Roberto FERREIRA (SABESP)

♦ Equipe técnica da ETA Cubatão

EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua de gua de CubatãoCubatão

Vazão: 4 m3/sETA convencionalCoagulante: cloreto férrico

0

200

400

600

800

Counts

Position [°2Theta] (Copper (Cu))

10 20 30 40 50 60

Amostra 4 Amostra 1

Em andamentoEm andamento

♦ Remoção de sulfeto de água residuária de

curtume com lodo de estação de

tratamento de água

♦ Projeto de uso benéfico de lodos de

estações de tratamento de água operadas

pela SABESP

usos benéficos de lodos de estações de tratamento de água

Documents