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Leito de secagem

Leitos de secagem consistem em tanques rasos compostos de duas ou três camadas de areia com granulometria variável e cerca de 30cm de espessura. A Figura 3.7 representa o sistema completo: camada suporte, meio filtrante e sistema drenante.

Figura 3.7 – Representação esquemática de leito de secagem (corte).

Fonte: Cordeiro (1999).

A camada suporte do leito de secagem possui uma espessura aproximada de 0,3m de areia com tamanho efetivo de 0,3 a 0,5mm e coeficiente de não-uniformidade menor que 5,0. Sua finalidade consiste basicamente em manter a uniformidade da espessura do lodo, permitir remoção manual facilitada do lodo, e evitar que ocorram perturbações no nível e declividade do fundo devido à movimentação de funcionários sobre o leito.

O meio filtrante é composto por britas graduadas de 1/8’’ a 1/4’’, com variação de espessura entre 0,15 e 0,3m e, por fim, o sistema drenante é composto por tubos perfurados de 150 ou 200mm de diâmetro (CORDEIRO, 1999).

Existem ocasiões em que o fundo do leito de secagem recebe uma camada impermeabilizante, contudo, tradicionalmente, o fundo é o próprio solo. A operação destes leitos deve ser realizada de forma que, entre um despejo e outro, seja observada a secagem total do lodo, bem como a altura da camada despejada que, após ser espalhada uniformemente, é importante respeitar a altura máxima de 30cm.

O Quadro 3.2 aponta de maneira resumida algumas vantagens e desvantagens da utilização de leitos de secagem tradicionais.

Embora este sistema possua várias desvantagens, devido ao baixo custo inicial e operacional, trata-se de uma alternativa de remoção de água de lodos de ETE e ETA muito empregada. Exemplos de implantações de leitos de secagem foram relatados no trabalho desenvolvido nos Estados Unidos da América por Murray e Dillon (1994). Foram visitados 469 sistemas de remoção de água de lodos de ETAs, dos quais 47 se utilizavam de leitos de secagem, ou seja, mais de 10% adotavam tal alternativa para redução de volume dos resíduos produzidos no tratamento.

Quadro 3.2 – Vantagens e desvantagens do uso de leitos de secagem.

Vantagens Desvantagens

• Baixo custo inicial quando o custo da terra é baixo.

• Pequena necessidade de operação. • Baixo consumo de energia.

• Pouca necessidade de utilização de condicionantes químicos.

• Alta concentração de sólidos.

• Necessidade de maior área.

• Necessidade de trabalhar com lodo estabilizado.

• Na concepção do projeto é fundamental que sejam consideradas variáveis climáticas, ou seja, requer conhecimentos de climatologia.

• Remoção de lodo seco exige trabalho intensivo.

Fonte: WPCF (1983).

Um exemplo de utilização de leito de secagem é a ETA de Nova Odessa-SP na qual, segundo estudos realizados por Pessoa (2007), o lodo gerado nos decantadores da ETA apresenta umidade de aproximadamente 95% e, após um período aproximado de 30 dias de exposição do lodo no leito de secagem, este atinge cerca de 30 a 40% de umidade. Contudo, estes dados são relativos à utilização de leito de secagem para lodo de ETA, comportamento que se difere bastante quando se aplica lodo de ETE, independente da tipologia de tratamento. As Figuras 3.8 e 3.9 ilustra aplicações de leitos de secagem.

Figura 3.8 – Leitos de secagem – ETA de Nova Odessa-SP.

Fonte: Pessoa (2007).

Figura 3.9 – Leito de secagem, ETE de São Domingos das Dores (MG). Fonte: Delboni Engenharia (2008).

Leito de drenagem

O leito de drenagem, tecnologia desenvolvida por Cordeiro, na UFSCar, a partir do ano de 1993 (CORDEIRO, 2001), consiste em um sistema natural de remoção de água de lodo, em princípio desenvolvido para ETAs, cujos princípios de operação e funcionamento se baseiam em fundamentos de drenagem e evaporação. O diferencial principal deste sistema consiste em sua alta taxa de remoção de água livre inicial devido a sua alta capacidade de drenagem do resíduo.

Pode-se dizer que, assim como o leito de secagem, o leito de drenagem possui duas etapas de operação que podem ou não ocorrer simultaneamente. Uma delas é a drenagem da água livre, e outra, a evaporação. A drenagem depende de fatores físicos ligados à filtração, ou seja, para o caso dos leitos de drenagem utilizados para desaguar lodos de ETAs, depende basicamente das características da manta geotêxtil utilizada. Já a etapa de evaporação, depende de fatores ligados ao clima que podem ou não serem favoráveis à aceleração na remoção de água nesta etapa. A Figura 3.10 ilustra de forma simplificada a evolução do leito de secagem tradicional para o leito de drenagem.

Figura 3.10 – Esquema da evolução do leito de secagem tradicional (esquerda) para o leito de drenagem (direita).

Fonte: Adaptado de Cordeiro (1999).

Em relação à etapa de evaporação, estudos realizados por Reis (2011) com lodo de ETA utilizaram cobertura plástica no leito de drenagem, cujos resultados demonstraram que, quando se utiliza cobertura plástica (transparente, de referência comercial PVC 0,30mm), o processo de evaporação da água presente no lodo é acelerado e a ocorrência de precipitação não interfere em momento algum na remoção de água do lodo, permitindo-se, em alguns ensaios, obter lodo final até 56% mais “seco” que na ausência de cobertura. Quanto à etapa de drenagem, ensaios em escala de laboratório (bancada), também realizados por Reis (2011), apresentaram resultados promissores quando da realização de condicionamento prévio do lodo bruto de ETA com polímero catiônico (Praestol 853 BC), duplicando a eficiência da drenagem inicial do lodo. Em contrapartida, ensaios laboratoriais com mantas geotêxteis de características distintas apenas confirmaram a superioridade da utilização de manta do tipo

no que se refere à obtenção de melhor eficiência na drenagem inicial da água presente no lodo bruto de ETA.

Em relação à utilização do leito de drenagem para desaguamento de lodo anaeróbio de ETE, resultados obtidos por Mortara (2011) indicaram que para se atingir teor de sólidos de 25 a 30% o período de secagem necessário com e sem a aplicação de polímero foi de aproximadamente 30 dias, o que revelou dificuldade no desaguamento para a concepção do leito de drenagem utilizado nos ensaios (manta geotêxtil de gramatura de 289g/m² da Huesker®_).

Por se tratar de uma tecnologia utilizada nos ensaios conduzidos nesta pesquisa, foi elaborado um tópico específico sobre leito de drenagem (3.4. Leito de Drenagem) para detalhar melhor os aspectos relacionados a esta tecnologia, bem como os resultados encontrados na literatura, principalmente relacionados à sua aplicação para desaguamento de lodo de ETE.

Leito Solar

Estudos relativos à secagem solar de lodos têm sido desenvolvidos, aplicados e modificados há algumas décadas. Como exemplo destes estudos iniciados anteriormente é possível citar os leitos solares mostrados por Cornwell e Vandermeyden (1998), utilizados no sul e sudoeste dos EUA. É importante mencionar que, embora o leito de secagem e o leito de drenagem dependem de características climáticas quando da sua operação, ou seja, dependem de variáveis solares, na literatura encontra-se indicações distintas para leito de secagem, leito de drenagem e leito solar, e, por esta razão, optou-se por separar a abordagem destes tipos de leito, seguindo denominação utilizada na literatura.

Como mencionado, este sistema de remoção de água de lodo de ETE continua sendo estudado e modificado, com variações que permitem a melhoria de sua eficiência. Mathioudakis et al. (2009) estudaram o processo de secagem solar na Grécia com o objetivo

principal de redução de volume e controle parcial de patógenos. O sistema consistiu em dois leitos cobertos com material de policarbonato, de aproximadamente 2,5m3 _{cada, e utilizou}

lodo de esgoto secundário pré-desaguado (85% de umidade) da ETE de Komotini, na Grécia (Figura 3.11). O teor médio de umidade do lodo diminuiu de 85% para 6% dentro de 7 a 12 dias durante o verão, e para 10% no prazo de 9 a 33 dias no outono, o que resultou em uma redução total de volume de 80 a 85%. Coliformes totais e fecais também foram reduzidos durante o processo. A incorporação de um aquecedor solar de água, com recirculação de água através da parte inferior do protótipo, acelerou o processo de secagem em 1 a 9 dias durante o inverno.

Figura 3.11 – Protótipos de leitos solares (esquerda) e vista interior do leito (direita). Fonte: Mathioudakis et al. (2009).

Salihoglu et al. (2007) estudaram a possibilidade de utilização de leitos solares na gestão de lodo de ETE na cidade de Bursa, na Turquia, e concluíram que a adição de processo de secagem solar na gestão do resíduo levaria à redução de custos no transporte, manuseio e disposição (aterro sanitário), amortizando os custos de implantação desta etapa adicional em quatro anos de operação. Segundo eles, a tendência geral na Turquia é o desaguamento mecânico para se obter teor de sólidos totais (ST) em torno de 20%, seguido de calagem para atender à exigência legal para a disposição em aterro, que é no mínimo 35% de ST. Salihoglu

et al. (2007) recomendam a calagem juntamente com a secagem solar ao invés de somente a calagem. Os ensaios foram conduzidos em leitos solares de lodo cobertos e sem cobertura, e

teor de ST, condições climáticas e redução de coliformes fecais foram monitorados. Concluiu- se que o protótipo coberto se mostrou mais eficiente que o sem cobertura e afirmou-se que, caso a calagem em conjunto com a secagem solar fosse adotada ao invés de apenas a calagem após desaguamento mecânico, a quantidade total de lodo disposto em aterro sanitário seria reduzida em torno de 40%. A Figura 3.12 representa esquematicamente o leito solar coberto utilizado no estudo.

Figura 3.12 – Vista esquemática do protótipo de secagem solar coberto.

Notas de tradução: Solar collector: coletor solar; Outdoor air temperature, relative humidity, solar radiation sensor: sensor externo para medição de temperatura do ar, umidade relativa e radiação solar; Indoor air temperature, relative humidity, solar radiation sensor: sensor interno para medição de temperatura do ar, umidade relativa e radiação solar; Concrete platform; plataforma de concreto; Sludge temperature sensor: sensor

de temperatura do lodo; Sludge: lodo; Ventilator: ventilador; Fan: exaustor; Polycarbonate sheet: cobertura de policarbonato; Door: porta; Ground: solo/superfície; Rock-bed: camada de pedra/brita; Perforated pipe: cano

perfurado; Insulation layer: camada de isolamento; Concrete: concreto. Fonte: Salihoglu et al. (2007).

Bennamoun (2012) ao realizar revisão bibliográfica dos sistemas de secagem solar de lodo concluiu que estes sistemas têm se mostrado satisfatórios para desaguamento, sendo, em geral, ainda mais eficientes quando concebidos e aplicados com cobertura ao invés de sem cobertura, lembrando que a origem do lodo de esgoto pode interferir nos resultados obtidos.

Bags

Esta tecnologia (Figura 3.13) consiste no armazenamento de lodo em grandes unidades que possuem a forma de saco, constituídas por geotêxtil tecido de polipropileno de alta resistência, que exercem simultaneamente funções de contenção da massa de sólidos e de drenagem dos líquidos presentes no lodo. Esta drenagem ocorre através de pequenos poros, permitindo a redução de volume do resíduo e, obviamente, diminuindo o percentual de líquidos presentes no lodo. Conforme ocorre a redução de volume em uma determinada unidade, esta pode ser preenchida por enchimentos sucessivos até que o volume disponível seja quase inteiramente ocupado pela fração sólida existente no resíduo.

Figura 3.13 – Bags instalados na ETE de Presidente Prudente – SP. Fonte: Arquivo pessoal (2010).

Assim, após a consolidação do material contido no interior do bag, este é aberto para remoção do lodo (Figura 3.14). Entretanto, o que vem ocorrendo com a aplicação desta tecnologia é a necessidade de grandes áreas para disposição dos bags, por necessitarem de um longo tempo de exposição para efetivar o desaguamento, além da ineficiência do desaguamento da fração de lodo que se encontra na área central do bag.

Figura 3.14 – Corte do tecido para remoção dos sólidos de um bag. Fonte: GEOTUBE®_.

Boina (2012) analisou sete bags com diferentes idades operacionais, na ETE Limoeiro, em Presidente Prudente-SP, cujo objetivo foi verificar a eficiência deste processo de desaguamento por meio da comparação do teor de sólidos das amostras coletadas. A diferença na idade dos bags analisados variou de 1 a 36 meses e, por se tratar de uma tecnologia de desaguamento caracterizada como de desaguamento contínuo conforme o tempo de operação, esperou-se que os bags com maior idade possuíssem teor de sólidos muito maior que o bag mais recente. Contudo, após as devidas análises constatou-se que o tempo operacional dos bags não foi significante no processo de desaguamento dos lodos, uma vez que o teor de sólidos variou entre o pequeno intervalo de 11,21 a 15,08%. Sendo assim, é possível afirmar que o devido funcionamento desta tecnologia é duvidoso, não alcançando níveis satisfatórios de eficiência, como no caso relatado. Além disso, é possível destacar a extensa área ocupada pelos bags neste caso estudado por Boina (2012), como se verifica na imagem de satélite (Figura 3.15), datada de 26 de agosto de 2016.

Figura 3.15 – ETE Limoeiro (Presidente Prudente-SP), com destaque (vermelho) para a extensa área ocupada pelos bags utilizados para desaguamento do lodo. Imagem de 26/08/2016.

Fonte: Google Earth.