AVALIAÇÃO FÍSICO -QUÍMICA E MICROBIOLÓGICA DE LODO …
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E MICROBIOLÓGICA DE LODO ANTIGO PROVENIENTE DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO USADO PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE INDÚSTRIAS FRIGORÍFICAS RICARDO DE SOUSA CARNEIRO Cuiabá, MT 2014
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E
AMBIENTAL
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E MICROBIOLÓGICA DE LODO ANTIGO
PROVENIENTE DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO USADO
PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE INDÚSTRIAS FRIGORÍFICAS
RICARDO DE SOUSA CARNEIRO
Cuiabá, MT
2014
RICARDO DE SOUSA CARNEIRO
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E MICROBIOLÓGICA DE LODO ANTIGO
PROVENIENTE DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO USADO
PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE INDÚSTRIAS FRIGORÍFICAS
Dissertação apresentada junto ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental da
Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito à
obtenção do título de Mestre.
Área de concentração:
Tecnologia Ambiental
Orientador:
Prof. Dr. Luiz Airton Gomes
Cuiabá, MT
2014
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.
D278a de Sousa Carneiro, Ricardo.AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E MICROBIOLÓGICA DE LODO ANTIGO
PROVENIENTE DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO USADOPARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE INDÚSTRIAS FRIGORÍFICAS /Ricardo de Sousa Carneiro. -- 2014
75 f. : il. color. ; 30 cm.
Orientador: Luiz Airton Gomes.Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de
Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia deEdificações e Ambiental, Cuiabá, 2014.
Inclui bibliografia.
1. Biossólidos. 2. Patógenos em lodos. 3. Efluente de indústrias frigoríficas. I.Título.
DEDICATÓRIA
Aos que se preocuparam em essencial pela minha
educação, proporcionando a minha formação acadêmica e
que me ajudaram em praticamente tudo o que sou. Meus
Pais, o Sr. Eduardo e a Sr.ª Liana.
À minha esposa Ana Cláudia, companheira no
amor, na vida e nos sonhos, que sempre me apoiou nas
horas difíceis e compartilhou comigo as alegrias.
Às minhas filhas Ester e Sara, inspiração de vida.
AGRADECIMENTOS
Aos idealizadores, coordenadores e funcionários do Programa de Pós Graduação em
Engenharia de Edificações e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso,
principalmente aos Professores que se dedicaram com entusiasmo durante o curso.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Luiz Airton Gomes, por seus ensinamentos, conselhos e
auxílios a mim cedidos nessa caminhada.
Aos Professores Dra. Marta Regina Lopes Tocchetto, Dr. José Manoel Henriques de
Jesus e Dra. Carla Maria Abido Valentini, pelo aceite dos convites para participação na banca
examinadora, por suas contribuições e pelo enriquecimento deste trabalho.
Aos meus companheiros de mestrado, que conduziram a caminhada do programa de
mestrado com comunhão e auxílio aos colegas.
À colega e veterana no curso Anelise Almeida Yano pelos conselhos e colaborações.
Aos colaboradores do complexo de indústrias, área de estudo, pela disponibilidade,
auxílio e prestação de informações que foram essenciais para elaboração desse trabalho.
Enfim, por todos que colaboraram de forma direta e indireta para esse trabalho.
Epígrafe
“...Quando a última árvore for cortada, quando o
último rio for poluído, quando o último peixe for pescado,
aí sim eles verão que dinheiro não se come...” (Seatle,
Chefe dos Índios Suquamish, 1854)
RESUMO
Indústrias frigoríficas estão inseridas como o mais frequente empreendimento industrial em
Mato Grosso justificado, principalmente, pela agropecuária ser a principal atividade
econômica no Estado, tornando os abatedouros uma opção para agregar valor ao que aqui é
criado, principalmente na produção de bovinos e aves. Intrínseco a indústria frigorífica está a
geração de efluente, que precisa ser tratado antes da sua disposição no solo ou em corpos
d’água. Lagoas de estabilização constitui o principal tipo de tratamento de efluente presente
em frigoríficos no Estado. Este tipo de tratamento gera um resíduo semissólido denominado
lodo. Este subproduto pode ser rico em nutrientes tornando-o um material que é denominado
biossólido. Entretanto, para receber tal denominação o lodo de lagoas de estabilização deve
apresentar características químicas e biológicas compatíveis com sua utilização. Estas
características são também relevantes quanto à patogenicidade. No Brasil, a Resolução
CONAMA 375/2006 estabelece parâmetros de concentração de microrganismos para
utilização de lodo gerado em sistemas de tratamento de efluentes como fonte de nutrientes
para o solo. Em Várzea Grande – MT um complexo de Indústrias Frigoríficas, instalado desde
o fim dos anos 70, destinou seus efluentes gerados a um sistema de tratamento de efluentes
composto por lagoas de estabilização contendo duas lagoas anaeróbias, uma lagoa facultativa
e uma lagoa de maturação. Em janeiro de 2012 este tratamento de efluentes foi desativado e
substituído por outro em outra área, o lodo presente no sistema foi reunido nas duas lagoas
aeróbias objetivando sua estabilização, desidratação e inertização de patógenos. Diante deste
contexto, este trabalho avaliou quali-quantitativamente o lodo acumulado das lagoas de
estabilização do complexo de indústrias com vistas à disposição final no solo. Para tal, foram
realizados dois estudos de batimetria, um em outubro de 2012 e outro em janeiro de 2014, a
determinação das variáveis físico-químicas de SST, pH, DBO, Nitrogênio e Fósforo e a
determinação das concentrações de Ovos de Helmintos, Coliformes Termotolerantes e
Salmonellas junto ao segundo teste de batimetria. Por fim, conclui-se que o lodo reunido nas
lagoas anaeróbias reduziu em aproximadamente 30% seu volume, possui concentração
satisfatória de nitrogênio se comparado a outros materiais utilizados como biossólidos, porém
pobre em fósforo realizando a mesma comparação. Está ausente de Salmonellas e possui alto
teor de umidade, próximo de 98% e concentrações dos microrganismos coliformes
termotolerantes e ovos de helmintos acima do permitido pela Resolução CONAMA 375/2006
o que inviabiliza, por hora, a sua utilização no solo. Também foi determinado, em função de
formulações apresentadas na metodologia e das condições locais, que até fevereiro de 2015 o
lodo possuirá umidade próxima de 70%. Sugestões para aceleração do desaguamento e
inertização também estão presentes neste trabalho.
Palavras Chave: Biossólidos; Patógenos em lodos; Destinação de lodo de ETE.
ABSTRACT
Slaughterhouses are inserted as the most frequent industrial enterprise in Mato Grosso
justified mainly by agriculture is the main economic activity in the state, making
slaughterhouses an option to add value to what is created here, especially in the production of
cattle and poultry. Intrinsic to the slaughter industry is the generation of wastewater that must
be treated prior to disposal in soil or water bodies. Stabilization ponds are the main type of
treatment of this effluent in refrigerators in the state. This type of treatment generates a semi-
solid residue called sludge. This by-product can be rich in nutrients making it a material that
is called biosolids. However, to receive this designation sludge stabilization ponds shall
provide chemical and biological characteristics consistent with its use. These characteristics
are also relevant as to pathogenicity. In Brazil, the CONAMA Resolution 375/2006
establishes parameters for concentration of microorganisms for use of sludge generated in
wastewater treatment systems as a source of nutrients to the soil. In Várzea Grande – MT a
complex of industries slaughter, installed since the late '70s, their effluents destined to a
wastewater treatment system consisting of stabilization ponds containing two anaerobic
ponds, a facultative pond and maturation pond. In January 2012 this treatment effluent was
deactivated and replaced by another in another area, the sludge present in the system was
assembled in both aerobic lagoons aiming its stabilization, dewatering and blanketing of
pathogens. Given this context, this study evaluated qualitative and quantitatively the
accumulated sludge from the waste stabilization ponds of complex industries with a view to
disposal in soil. To this end, two studies bathymetry, one in October 2012 and another in
January 2014, the determination of physico-chemical parameters of TSS, pH, BOD, COD,
nitrogen and phosphorus concentrations and the determination of helminth eggs were
performed , thermotolerant coliforms and Salmonella with the second test bathymetry.
Finally, it is concluded that the sludge collected in anaerobic pounds reduced by
approximately 30% in volume, has satisfactory nitrogen concentration compared to other
materials used as biosolids, but poor in phosphorus performing the same comparison.
Salmonella is absent and has high moisture content, around 98%, and concentrations of
thermotolerant coliform microorganisms and helminth eggs above those permitted by
CONAMA Resolution 375/2006 which prevents, for now, their use in soil. Was also
determined according to the methodology presented formulations and local conditions, that
until February 2015 the sludge possess humidity close to 70%. Suggestions for accelerated
dewatering and blanketing are also present in this work.
Keywords: Biosolids; Pathogens in sludge; Disposal of sludge STE
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa facultativa ...................... 19
Figura 2 – Composição do lodo conforme os sólidos presentes .............................................. 30
Figura 3 – Planta de um adensador por gravidade com raspador mecânico ............................ 33
Figura 4 – Corte de um adensador por gravidade com raspador mecânico ............................. 34
Figura 5 – Esquema de um sistema de flotação a ar dissolvido .............................................. 34
Figura 6 – Esquema do interior de uma centrífuga ................................................................. 35
Figura 7 – Esquema de funcionamento de um filtro prensa .................................................... 36
Figura 8 – Esquema de uma prensa desaguadora .................................................................... 37
Figura 9 – Corte transversal esquemático de leito de secagem com pavimento de tijolos ...... 38
Figura 10 – BAG de desaguamento e desidratação de lodos de ETE ..................................... 40
Figura 11 – Localização do complexo de indústrias frigoríficas ............................................. 42
Figura 12 – Delimitação do perímetro do empreendimento .................................................... 43
Figura 13 – Localização das indústrias dentro do complexo ................................................... 44
Figura 14 – Localização das ETEs ........................................................................................... 45
Figura 15 – Concepção do sistema de tratamento de efluentes do complexo de industriais
frigoríficas até 2008 .................................................................................................................. 46
Figura 16 – Sistema de tratamento de efluentes do complexo de industriais frigoríficas de
2008 a 2010 .............................................................................................................................. 47
Figura 17 – Sistema atual de tratamento de efluentes do complexo de industriais ................. 48
Figura 18 – Distribuição dos pontos de coleta nas lagoas anaeróbias durante o primeiro teste
de batimetria ............................................................................................................................ 50
Figura 19 – Distribuição dos pontos de coleta na lagoa facultativa durante o primeiro teste de
batimetria ................................................................................................................................. 50
Figura 20 – Distribuição dos pontos de na lagoa de maturação durante o primeiro teste ....... 51
Figura 21 – Lagoa anaeróbia 1 durante o primeiro teste de batimetria ................................... 51
Figura 22 – Lagoa anaeróbia 2 durante o primeiro teste de batimetria ................................... 51
Figura 23 – Lagoa facultativa durante o primeiro teste de batimetria ...................................... 51
Figura 24 – Lagoa de maturação durante o primeiro teste de batimetria ................................. 51
Figura 25 – Tecido branco felpudo para fixação do lodo. ........................................................ 52
Figura 26 – Tubo revestido com manta acrílica ....................................................................... 52
Figura 27 – Distribuição dos pontos de coleta nas lagoas anaeróbias durante o segundo teste
de batimetria ............................................................................................................................ 52
Figura 28 – Lagoa anaeróbia 1 durante o segundo teste de batimetria .................................... 53
Figura 29 – Lagoa anaeróbia 1 durante o segundo teste de batimetria .................................... 53
Figura 30 – Lodo seco na superfície das lagoas ...................................................................... 53
Figura 31 – Efluente na superfície da lagoa ............................................................................ 53
Figura 32 – Elementos geométricos de um trapézio isósceles resultante do corte longitudinal
da lagoa .................................................................................................................................... 54
Figura 33 – Elementos geométricos de topo de pirâmide ....................................................... 54
Figura 34 – Tubos para coleta ................................................................................................. 55
Figura 35 – Construção do coletor .......................................................................................... 55
Figura 36 – Construção da sucção ........................................................................................... 56
Figura 37 – Extremidade coletora ........................................................................................... 56
Figura 38. Distribuição vertical dos pontos de coleta ............................................................. 56
Figura 39 – Recipientes utilizados para coleta ........................................................................ 57
Figura 40 – Frascos de acondicionamento das amostras ......................................................... 57
Figura 41 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 1 durante o primeiro teste de
batimetria ................................................................................................................................. 60
Figura 42 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 2 durante o primeiro teste de
batimetria ................................................................................................................................. 60
Figura 43 – Representação das camadas da Lagoa Facultativa durante o primeiro teste de
batimetria ................................................................................................................................. 61
Figura 44 – Representação das camadas da Lagoa de Maturação durante o primeiro teste de
batimetria ................................................................................................................................. 61
Figura 45 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 1 durante o segundo teste de
batimetria ................................................................................................................................. 62
Figura 46 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 2 durante o segundo teste de
batimetria ................................................................................................................................. 62
Figura 47 – Lodo sobre o solo na área da Lagoa Facultativa .................................................. 63
Figura 48 – Lodo sobre o solo na área da Lagoa de Maturação ............................................... 63
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Teor de nutrientes de lodos em concentrações de nitrogênio e fósforo .................. 26
Tabela 2 – Composição de nutrientes em diferentes tipos de lodo e materiais orgânicos ...... 26
Tabela 3 – Classificação de lodo de esgoto ou produto derivado em função da concentração de
agentes patogênicos ................................................................................................................. 29
Tabela 4 – Faixas de relação SV/ST em diversos tipos de lodo .............................................. 31
Tabela 5 – Teor de sólidos secos presente em lodo de efluentes e sua consistência ............... 31
Tabela 6 – Métodos das variáveis físico–químicas ................................................................. 57
Tabela 7 – Métodos das variáveis microbiológicas ................................................................. 58
Tabela 8 – Caracterização Físico Química da Lagoa Anaeróbia 1........................................... 64
Tabela 9 – Caracterização Físico Química da Lagoa Anaeróbia 2........................................... 64
Tabela 10 – Análise Quali–Quantitativa do lodo .................................................................... 66
Tabela 11 – Carga e concentração de Nitrogênio e Fósforo no lodo das lagoas anaeróbias ... 66
Tabela 12 – Análises Microbiológicas da Lagoa Anaeróbia 1 ................................................. 67
Tabela 13 – Análises Microbiológicas da Lagoa Anaeróbia 2 ................................................. 67
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental de São Paulo
CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
DQO - Demanda Química de Oxigênio
ETE – Estação de Tratamento de Esgoto
NMP – Número mais Provável
OD - Oxigênio Dissolvido
pH - Potencial Hidrogeniônico
PIB – Produto Interno Bruto
SANEPAR – Companhia de Saneamento Básico do Paraná
UFF - Unidade formadora de foco
UFP – Unidade formadora de placa
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 15
1.1 Delimitação da Pesquisa e Justificativa .......................................................................... 15
1.2 Questão de Pesquisa ....................................................................................................... 16
1.2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................. 16
1.2.2 Objetivos Específicos .................................................................................................. 16
1.3 Estrutura do Trabalho ..................................................................................................... 17
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 18
2.1 Estações de Tratamento de Efluentes ............................................................................. 18
2.2 Lagoas de Estabilização.................................................................................................. 18
2.2.1 Lagoas Facultativas ..................................................................................................... 19
2.2.2 Lagoas Anaeróbias ...................................................................................................... 20
2.2.3 Lagoas de Maturação ................................................................................................... 20
2.2.4 Arranjo de Lagoas ....................................................................................................... 21
2.2.5 Eficiência e Padrões de Lançamento ........................................................................... 21
2.3 Lodos de Sistemas de Tratamento de Efluentes ............................................................. 22
2.3.1 Produção de Lodo em Lagoas de Estabilização .......................................................... 22
2.3.2 Principais Constituintes do Lodo ................................................................................. 24
2.3.2.1 Metais Pesados ......................................................................................................... 24
2.3.2.2 Nutrientes ................................................................................................................. 25
2.3.2.3 Microrganismos Patogênicos .................................................................................... 27
2.4 Tratamento do Lodo ....................................................................................................... 29
2.4.1 Composição de Água e Sólidos nos Lodos de Estações de Tratamento ..................... 30
2.4.2 Estabilização do Lodo ................................................................................................. 32
2.4.3 Remoção de Umidade .................................................................................................. 32
2.4.4 Higienização de Lodos ................................................................................................ 40
3. METODOLOGIA DE PESQUISA ................................................................................ 42
3.1 Área de Estudo ............................................................................................................... 42
3.1.1 Frigorífico de Aves ...................................................................................................... 43
3.1.2 Frigorífico de Bovinos ................................................................................................. 43
3.1.3 Fábricas de Derivados Cárneos ................................................................................... 44
3.1.4 Sistema de Tratamento de Efluentes ........................................................................... 45
3.2 Avaliação Quantitativa do Lodo ..................................................................................... 49
3.2.1 Primeiro Teste de Batimetria ....................................................................................... 49
3.2.2 Segundo Teste de Batimetria ....................................................................................... 52
3.3 Avaliação da Qualidade do Lodo ................................................................................... 55
3.3.1 Coleta das Amostras .................................................................................................... 55
3.3.2 Métodos de Análises dos Parâmetros Físico Químicos ............................................... 57
3.3.3 Métodos de Análise Microbiológica ........................................................................... 57
3.4 Avaliação das Condições Quali-Quantitativas do Lodo ................................................. 58
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................. 60
4.1 Análise Quantitativa ....................................................................................................... 60
4.1.1 Primeiro Teste Quantitativo do Lodo .......................................................................... 60
4.1.2 Segundo Teste Quantitativo do Lodo .......................................................................... 61
4.1.3 Consolidação da Quantificação do Lodo ..................................................................... 62
4.2 Resultados das Análises Físico Químicas ...................................................................... 64
4.2.1 Avaliação das Condições do Lodo Considerando a Concentração de Sólidos............ 65
4.2.2 Discussão dos Resultados das Análises Físico Químicas ............................................ 66
4.3 Resultados Microbiológicos ........................................................................................... 67
5. ESTIMATIVA PARA A REDUÇÃO DE VOLUME DE LODO ............................... 68
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES ............................................... 72
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 74
15
1. INTRODUÇÃO
De acordo com dados do IBGE registrados no censo de 2010, a agropecuária, apesar
de corresponder a 28,1% das riquezas de Mato Grosso, é a principal atividade econômica,
pois o setor de serviços, que contribui com 55,5% no PIB do estado, e o industrial, que
contribui com 16,4%, estão diretamente ligados a ela. A indústria mato-grossense é voltada
principalmente ao setor alimentício e a atividade frigorífica é a principal dentro deste gênero.
A indústria frigorífica, desde o abate até o produto já embalado, produz efluentes que
necessitam de tratamento antes de serem diluídos em corpos d’água ou enviados a outra forma
de destinação adequada. Dentre os vários processos de tratamento de esgoto industrial o mais
utilizado em frigoríficos no Estado é o de Lagoas de Estabilização.
As principais vantagens de um sistema de lagoas são a facilidade de construção,
operação e manutenção e respectivos custos reduzidos, além da sua satisfatória resistência a
variações de carga. Uma grande desvantagem é a necessidade de grandes áreas para a
construção. (VON SPERLING, 2001).
A operação de lagoas de estabilização, de modo geral, necessita de uma solução para o
desaguamento e disposição do lodo quando esse se encontra em excesso nas lagoas, passando
a prejudicar seu desempenho. A maioria dos projetos de tratamento não contempla o destino
final do lodo produzido, podendo com isso anular parcialmente os benefícios da coleta e do
tratamento dos efluentes. O lodo de lagoas de estabilização também é um problema quando
ocorre o encerramento e desativação do sistema, tornando-se um passivo ambiental que
precisa ser tratado e destinado de maneira adequada.
Uma possibilidade de manejo, tratamento e destinação de lodo proveniente de sistemas
de lagoas de estabilização seria, após a sua estabilização, redução de umidade e higienização,
a incorporação no solo como forma de repositor de nutrientes.
1.1 Delimitação da Pesquisa e Justificativa
Um complexo de indústrias frigoríficas, localizada no município de Várzea Grande,
foi instalado no fim dos anos 70 e destinou, desde sua instalação até janeiro de 2012, seus
efluentes a um sistema de lagoas de estabilização com arranjo do tipo australiano e forma de
operação em série contendo duas lagoas anaeróbias, uma lagoa facultativa e uma lagoa de
maturação.
16
Fazem parte do complexo industrial um abatedouro de aves, um frigorífico de bovinos
e sua desossa, uma fábrica de alimentos enlatados de origem animal e uma fábrica de
produtos assados e grelhados de origem animal.
O sistema de tratamento por lagoas de estabilização foi totalmente desativado em
janeiro de 2012. Desde então, o efluente gerado no complexo de indústrias passou a ser
destinado para um sistema composto por lodos ativados. O encerramento do sistema de lagoas
de estabilização, a destinação final do lodo e a descaracterização da área onde este sistema
estava instalado, fazem parte de um Termo de Ajustamento de Conduta para recuperação
ambiental do local.
Desde a desativação o lodo presente nas lagoas de estabilização foi reunido nas lagoas
anaeróbias objetivando uma possível estabilização natural para, posteriormente, ser
incorporado no solo como forma de destinação e aproveitamento de seus nutrientes.
Sendo assim, este estudo objetiva avaliar quantitativamente e qualitativamente este
lodo, comparando com os parâmetros estabelecidos pela Resolução CONAMA 375/2006 que
define critérios e procedimentos, para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados em estações
de tratamento de esgoto sanitário e seus produtos derivados.
Espera-se assim contribuir para tomadas de decisões ambientalmente corretas em
relação à disposição de lodo de lagoas de estabilização.
1.2 Questão de Pesquisa
Questão que envolve a pesquisa: É possível afirmar que o lodo gerado nas lagoas de
estabilização do complexo de indústrias em estudo, após a desativação do sistema e da sua
reunião nas lagoas anaeróbias, está estabilizado e é biologicamente seguro para ser destinado
ao solo como forma de reposição de nutrientes?
1.2.1 Objetivo Geral
Avaliação quali-quantitativa do lodo acumulado nas lagoas de estabilização do
complexo de indústrias em estudo com vistas à disposição final no solo.
1.2.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos visam:
Determinar o percentual de redução de lodo após a desativação do sistema de lagoas;
Determinar as variáveis físico-químicas de SST, pH, DBO, Nitrogênio e Fósforo para
avaliar a sua estabilização, desidratação e potencial de nutrientes;
17
Avaliar a patogenicidade do lodo quanto às variáveis Ovos de Helmintos, Coliformes
Termotolerantes e Salmonellas.
1.3 Estrutura do Trabalho
O trabalho está dividido em seis capítulos: Introdução, Revisão Bibliográfica,
Metodologia de Pesquisa, Resultados e Discussão, Considerações Finais e Recomendações e
Referências Bibliográficas.
A introdução aborda o trabalho a ser realizado de um modo geral, seguido da
problemática, da questão de pesquisa, dos objetivos gerais e específicos além da estrutura
geral do trabalho.
Na revisão bibliográfica são apresentados os conceitos relativos à geração e tratamento
de lodo gerado em lagoas de estabilização. O texto apresenta uma revisão do que são lagoas
de estabilização e de como o lodo é gerado neste sistema. Após, são apresentadas informações
sobre os constituintes físico-químicos e microbiológicos do lodo. Por fim, o capítulo
apresenta as técnicas e procedimentos aplicáveis no manejo e tratamento do lodo objetivando
a sua estabilização, desidratação e higienização.
No capítulo três é apresentada a metodologia de pesquisa com informações detalhadas
sobre o local de estudo e problemática de pesquisa: primeiro estudo quantitativo de lodo,
desativação do sistema, reunião do lodo, segundo estudo quantitativo e estudo qualitativo.
Além das técnicas utilizadas para quantificação e qualificação do lodo.
Em resultados e discussões são apresentadas as quantificações do lodo realizadas em
dois momentos, uma em outubro de 2010 e outra em janeiro de 2014 e, também as
considerações quanto à redução do volume ocorrido. Também serão apresentados os
resultados do estudo qualitativo do lodo realizado em janeiro de 2014 e suas respectivas
discussões quanto à estabilização do lodo, sua umidade e seu potencial de nutrientes. Por fim,
são apresentados estudos que determinam em quanto tempo o lodo reunido estará com
umidade ideal para ser incorporado no solo e de como deverá ocorrer a sua higienização antes
desta operação.
Em considerações finais e recomendações são apresentados os resultados de maneira
associada aos objetivos propostos e a conclusão do trabalho quanto à questão de pesquisa.
Por fim, o capítulo de referências bibliográficas apresenta as fontes e autores que dão
suporte ao trabalho.
18
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Estações de Tratamento de Efluentes
A principal função de uma estação de tratamento de esgoto é a preservação dos
recursos naturais e também da saúde humana. Segundo Almeida (2005) os projetos de
esgotamento sanitário, juntamente com as estações de tratamento de efluentes, têm a função
de minimizar os efeitos do lançamento do esgoto in natura no ambiente, permitindo assim a
redução dos índices de doenças e de perigo à saúde da população e a melhoria de qualidade
das águas.
Quando a matéria orgânica, presente nos esgotos, é lançada em um rio, parte do
mesmo sofre processo natural de degradação denominado autodepuração. O processo de
autodepuração da matéria orgânica ocorre, dentre outros, por mecanismos biológicos de
microrganismos que se desenvolvem naturalmente sob condições favoráveis à sua reprodução.
Os maiores responsáveis por esta depuração da matéria orgânica são os microrganismos
decompositores, bactérias e fungos. (NUVOLARI, 2011).
O sistema de tratamento artificial de uma estação copia os fenômenos naturais de
autodepuração biológica dos corpos d'água receptores de despejos contendo matéria orgânica
depurável. Com o lançamento contínuo de despejos sem tratamento nos corpos receptores,
pode ocorrer o esgotamento do oxigênio dissolvido, como consequência da estabilização da
matéria orgânica, provocando a morte de microrganismos aquáticos, peixes e de vegetais,
inviabilizando os corpos d'água para abastecimento e recreação. (JORDÃO e PESSÔA,
2009).
Para que o sistema de tratamento seja eficiente na remoção de materiais indesejáveis, o
projeto é baseado principalmente nas condições de sobrevivência e reprodução dos
microrganismos responsáveis pela degradação do material poluente.
2.2 Lagoas de Estabilização
Não se sabe exatamente quando, mas o homem percebeu que certos lagos nos quais
eram lançados esgotos em quantidades compatíveis, havia certa depuração natural. Assim
surgiram as lagoas de estabilização. Os primeiros registros no Brasil surgiram na década de
1960, com as lagoas de São José dos Campos - SP e que hoje já podem ser estimadas em mais
de 700 unidades em todo País. (NUVOLARI, 2011).
As lagoas de estabilização são grandes tanques escavados no solo, nos quais os
esgotos fluem continuamente e são tratados por processos naturais. Bactérias e algas são os
19
microrganismos que habitam as lagoas, coexistindo em um processo de simbiose e, desta
forma, tratando os esgotos através da decomposição da matéria orgânica pelas bactérias.
(VON SPERLING, 2001).
2.2.1 Lagoas Facultativas
As lagoas facultativas são unidades de estabilização projetadas para que o tratamento
do esgoto proceda de maneira natural por meio do sincronismo de condições propicias à
sobrevivência de algas e bactérias. Neste tipo de lagoa, as bactérias aeróbias irão degradar a
matéria orgânica solúvel presente no esgoto, consumindo o oxigênio livre disponível na água
e resultando como subprodutos; água, gás carbônico e nutrientes. Por sua vez, as algas
consumirão os nutrientes e o gás carbônico, utilizar-se-ão da luz solar como fonte de energia
para realizar a fotossíntese e irão liberar como subproduto o oxigênio (necessário às
bactérias), fechando assim o circuito. (NUVOLARI, 2011).
A matéria orgânica em suspensão tende a sedimentar, vindo a constituir o lodo de
fundo, criando uma zona anaeróbia. Este lodo ao sofrer o processo de decomposição por
microrganismos anaeróbios é convertido lentamente em gás carbônico, água, metano e outros.
Após algum tempo, apenas a fração inerte (não biodegradável) permanece na camada de
fundo. (VON SPERLING, 2001).
A Figura 1 demonstra a interação entre bactérias e algas em uma lagoa facultativa
atuando na remoção da matéria orgânica.
Figura 1 – Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa facultativa
Fonte: VON SPERLING, 2001
20
2.2.2 Lagoas Anaeróbias
As lagoas anaeróbias caracterizam-se por receber uma carga de aplicação de DBO
muito mais alta que aquelas fixadas para as facultativas, o que resulta numa menor área de
implantação. O resultado disso é que, em toda a lagoa, a matéria orgânica vai ser decomposta
em condições anaeróbias. (NUVOLARI, 2011).
As lagoas anaeróbias são usualmente profundas, da ordem de 3m a 5m. A
profundidade é importante, no sentido de reduzir a possibilidade da penetração do oxigênio
produzido na superfície para as demais camadas. Pelo fato das lagoas serem mais profundas, a
área requerida é correspondentemente menor. (VON SPERLING, 2001).
2.2.3 Lagoas de Maturação
A remoção de organismos patogênicos é um dos objetivos mais importantes das lagoas
de estabilização. Entre os organismos a serem removidos, incluem-se bactérias, vírus, cistos
de protozoários e ovos de helmintos. Uma certa remoção ocorre nas lagoas anaeróbias e
facultativas. No entanto, a grande remoção tem lugar nas lagoas de maturação, especialmente
projetadas para esta finalidade. (VON SPERLING, 2001).
A lagoa de maturação constitui-se como uma opção de desinfecção bastante eficiente e
econômica, quando comparada a outros métodos convencionais, como a cloração, por
exemplo, principalmente quando o preço e a disponibilidade de áreas para sua implantação
não sejam problemas limitantes. (NUVOLARI, 2011).
O ambiente ideal para os microrganismos patogênicos é o trato intestinal humano.
Fora deste, quer na rede de esgotos, no sistema de tratamento ou no corpo receptor, os
organismos patogênicos tendem a morrer. Bactérias e vírus são sensíveis a temperatura,
insolação, pH, escassez de alimento, organismos predadores, competição e compostos tóxicos.
Cistos de protozoários e ovos de helmintos são eliminados em condições físicas de
sedimentação. (VON SPERLING, 2001).
A lagoa de maturação é dimensionada de forma a fazer uma utilização ótima de alguns
destes mecanismos de seleção natural, especialmente para remoção de bactérias e vírus.
Alguns destes mecanismos se tornam mais efetivos com menores profundidades, o que
justifica o fato para que as lagoas de maturação sejam mais rasas, comparadas aos demais
tipos. Consequentemente, associados à baixa profundidade, na lagoa de maturação ocorrerá a
alta penetração da radiação solar com efeito ultravioleta que é um mecanismo esterilizador de
microrganismos, o aumento do pH devido a elevada atividade fotossintética e a alta da
21
concentração de oxigênio dissolvido que favorece uma comunidade aeróbia, mais eficiente na
eliminação de coliformes. (VON SPERLING, 2001).
2.2.4 Arranjo de Lagoas
O sistema de lagoas de estabilização pode ser projetado para ter mais de uma unidade,
o que confere uma maior flexibilidade operacional objetivando aproveitar as funcionalidades
mais eficientes de cada uma. Um sistema de lagoas em série, com um determinado tempo de
detenção total, possui uma maior eficiência do que uma única, com o mesmo tempo de
detenção total. A implicação de tal é que, para uma mesma qualidade do efluente, pode-se ter
uma menor área ocupada com um sistema em série. (VON SPERLING, 2001).
Foi na Austrália que pela primeira vez foram projetadas e construídas lagoas
facultativas precedidas por anaeróbias, este sistema recebeu o nome de “sistema australiano”.
(JORDÃO e PESSÔA, 2009).
2.2.5 Eficiência e Padrões de Lançamento
As lagoas de estabilização apresentam excelente eficiência de tratamento. A matéria
orgânica dissolvida no efluente das lagoas facultativas é bastante estável, e a DBO geralmente
encontra-se numa faixa de 30 a 50 mg.L-1
, havendo uma separação de algas, esta concentração
pode reduzir para 15 a 30 mg.L-1
. A eficiência de remoção de DBO se situa na faixa de 70 a
85%. (VON SPERLING, 2001).
Nem sempre o objetivo será a remoção da DBO ou da DQO. Interessará muitas vezes
a remoção de organismos coliformes, e tem-se alcançado até 99,999% de eficiência em lagoas
de maturação e em série. A eficiência na remoção de nitrogênio se situa entre 30 a 50% e a de
fósforo entre 20 a 60%. Modernamente se aceita que as lagoas devam cumprir dois objetivos
principais: a proteção ambiental, e nesse caso tem-se em vista principalmente a remoção da
DBO; e a proteção da saúde pública e aí se visa à remoção de organismos patogênicos.
(JORDÃO e PESSÔA, 2009).
Após o tratamento realizado nas lagoas de estabilização ou qualquer outro sistema de
tratamento de esgoto, o efluente originados destes poderão ser lançados em corpos receptores,
desde que obedeçam os padrões de lançamento. A Resolução CONAMA Nº 430/2011 dispõe
sobre as condições, parâmetros, padrões e diretrizes para gestão do lançamento de efluentes
em corpos de água receptores, alterando parcialmente e complementando a Resolução
CONAMA Nº 357/2005.
22
2.3 Lodos de Sistemas de Tratamento de Efluentes
O termo “lodo” tem sido utilizado para designar os subprodutos sólidos do tratamento
de esgotos. Nos processos biológicos de tratamento, parte da matéria orgânica é absorvida e
convertida, fazendo parte da biomassa microbiana, denominada genericamente de lodo
biológico ou secundário, composto principalmente de sólidos biológicos, e por esta razão
também denominado de biossólido. Porém, para que este termo seja utilizado de maneira
prática é preciso que o lodo apresente características químicas e biológicas compatíveis com a
utilização produtiva. O termo biossólido ressalta os aspectos benéficos do lodo, valorizando
sua utilização, em comparação com a simples disposição final improdutiva, por meio de
aterros, disposição superficial no solo ou incineração. (NUVOLARI, 2011).
O lodo de esgoto, portanto, não deve ser considerado como rejeito. Suas características
físico-químicas podem torna-lo um repositor de nutrientes para o solo. Segundo Nuvolari
(2011) alguns componentes dos efluentes, ao passarem pelo sistema de tratamento,
concentram-se em proporções variáveis no lodo. Vários componentes orgânicos e minerais
podem ser benéficos ao lodo sob o aspecto de reposição de nutrientes.
Segundo Von Sperling (2001) todos os processos que recebem o esgoto em
decantadores primários geram o lodo primário, composto pelos sólidos sedimentáveis do
esgoto bruto. Na etapa biológica de tratamento é gerado o lodo biológico ou lodo secundário,
que é a própria biomassa que cresceu às custas do alimento fornecido pelo esgoto afluente.
Caso o lodo primário ou a biomassa não sejam removidos, de acordo com o projeto ou
observação, o lodo excedente tende a se acumular no sistema, podendo eventualmente sair
com o efluente, prejudicando a eficiência da estação e até a qualidade do efluente final, em
termos de teores de sólidos em suspensão e de matéria orgânica.
O processo de remoção de lodo está presente em todos os sistemas de tratamento de
efluentes, entretanto, a frequência desta retirada depende da taxa de acumulação do mesmo no
sistema. Segundo Von Sperling (2001) alguns sistemas de tratamento conseguem armazenar o
lodo por todo o horizonte de operação da estação (exemplo: lagoas facultativas), outros
permitem um descarte apenas eventual (exemplo: reatores anaeróbios) e outros requerem uma
retirada contínua ou bastante frequente (exemplo: lodos ativados).
2.3.1 Produção de Lodo em Lagoas de Estabilização
O lodo de lagoas de tratamento tende a se depositar no fundo dos reatores. Em um
sistema de lagoas de estabilização com arranjo do tipo australiano, as lagoas anaeróbias,
operando em série ou em paralelo, serão responsáveis pela sedimentação dos sólidos
23
originados do esgoto bruto. Segundo Gonçalves (1999) nas lagoas primárias (anaeróbias) são
retidos quase 100% dos sólidos sedimentáveis, enquanto nas secundárias (facultativa) e
terciárias (maturação) não ocorre uma sedimentação significativa.
O mesmo autor relata que o lodo de lagoas de estabilização é constituído por
compostos inorgânicos, compostos orgânicos originados do esgoto, microrganismos e
subprodutos de sua atividade. Tomando-se por base, os mecanismos que resultam no
tratamento de esgotos em lagoas de estabilização do tipo facultativas, o lodo ocupa o
compartimento anaeróbio do processo, cumprindo importante tarefa no tratamento conforme a
descrição a seguir:
a. Compartimento anaeróbio – Região do fundo da lagoa, onde ocorre a deposição do
material sedimentável presente no esgoto e outros subprodutos gerados nos
compartimentos superiores, e a sua subsequente degradação pela via anaeróbia. Este é
o compartimento de maior interesse no tocante à gestão de lodos neste tipo de
processo.
b. Compartimento facultativo – Situado acima do compartimento anaeróbio, nele
ocorrem mecanismos de degradação tanto pela via anaeróbia quanto pela via aeróbia.
Predominam nesta região bactérias heterotróficas facultativas.
c. Compartimento aeróbio – Este compartimento é caracterizado pela grande atividade
fotossintética das algas, que se situam na superfície da lâmina líquida da lagoa. Nele
observa-se uma farta disponibilidade de oxigênio dissolvido. A maior parte da
degradação da matéria orgânica solúvel do esgoto, ocorre devido a respiração aeróbia
das bactérias.
Segundo Von Sperling (2011), o lodo formado em sistemas de tratamento de efluentes
composto de lagoas de estabilização origina-se dos reatores anaeróbios e do fundo das lagoas
onde predominam condições anaeróbias. A biomassa anaeróbia também cresce e se multiplica
às custas de matéria orgânica. Nestes processos de tratamento, usualmente a biomassa fica
retida um longo tempo, no qual ocorre a digestão anaeróbia do próprio material celular. Nas
lagoas de estabilização, o lodo é constituído ainda de sólidos sedimentados de esgoto bruto,
bem como de algas mortas.
Nas lagoas anaeróbias coexistem somente os compartimentos facultativo e anaeróbio,
com uma predominância nítida para a via anaeróbia de degradação da matéria orgânica. No
tocante aos sólidos presentes no esgoto e que sedimentam na lagoa, a fração orgânica é
decomposta pelos microrganismos anaeróbios, sendo transformada em biogás (CH4 e CO2,
principalmente), produtos solúveis intermediários da decomposição e material sólido
24
mineralizado. Portanto, a parte orgânica do lodo é composta por matéria orgânica em
decomposição e por microrganismos. A fração inorgânica que se acumula é constituída por
material inerte que sobrou da atividade microbiana, bem como por partículas sólidas não
biodegradáveis carreadas pelo esgoto e pela erosão dos taludes. Por isso, o acúmulo do lodo
no fundo da lagoa depende diretamente das características do esgoto, do estado de
conservação e operação da rede coletora e da eficiência da etapa de pré-tratamento na ETE.
Uma rede mal construída ou com estado de conservação deficiente poderá carrear grandes
quantidades de material inerte para as ETEs. (GONÇALVES, 1999).
Portanto, a origem da formação de lodo em lagoas de estabilização está relacionada
com a deposição do material sedimentável do esgoto e com a reprodução de bactérias
responsáveis pela digestão anaeróbia no fundo do reator.
2.3.2 Principais Constituintes do Lodo
Segundo Von Sperling (2001) da mesma forma que alguns componentes orgânicos e
minerais podem conferir benefícios ao lodo de sistemas de tratamento de efluentes como
forma de reposição de nutrientes, outros componentes, pelo seu risco sanitário e ambiental,
são indesejáveis. Estes podem ser genericamente agrupados em: metais pesados, componentes
orgânicos (nutrientes) e microrganismos patogênicos.
As características físico-químicas de alguns lodos dependem da composição das águas
residuárias e dos processos do sistema de tratamento. Estas características podem modificar
anualmente, sazonalmente ou até mesmo diariamente, em consequência das variações nas
características das águas residuárias. (GONÇALVES, 1999)
2.3.2.1 Metais Pesados
Ambientalmente, metais pesados podem ser entendidos como aqueles que, em
determinadas concentrações e tempo de exposição, oferecem risco à saúde humana e ao
ambiente, prejudicando a atividade dos organismos vivos. Os principais elementos químicos
enquadrados neste conceito são: prata, arsênio, cádmio, cobalto, cromo, cobre, mercúrio,
níquel, chumbo, antimônio, selênio e zinco. Estes elementos são encontrados naturalmente no
solo em concentrações variáveis, porém são inferiores àquelas consideradas tóxicas para
diferentes organismos vivos. O arsênio, cobalto, cromo, cobre, selênio e zinco são essenciais
aos organismos em pequenas, já a prata, o cádmio, o mercúrio, o níquel, o chumbo e o
antimônio não desempenham qualquer função no metabolismo, sendo tóxicos às plantas e
animais. (VON SPERLING, 2001)
25
O lodo das estações de tratamento que recebem apenas efluentes domésticos contém
pequena quantidade de metais pesados provenientes da própria natureza dos resíduos. Von
Sperling (2001) relata que embora os metais pesados, de modo geral, possam vir a ser tóxicos
às plantas e aos animais, nas concentrações reduzidas em que habitualmente aparecem nos
esgotos domésticos, não se tem notícias de problemas de toxidez crônica na disposição dos
mesmos. Por outro lado, o mesmo não pode ser dito com relação à disposição de alguns
esgotos industriais. A concentração de metais pesados no lodo é muito variável de local para
local, tendo em vista todos os diversos fatores de influência. No esgoto, sua presença está
associada, principalmente, aos despejos das indústrias de galvanoplastia, indústrias químicas
de formulação de compostos orgânicos, curtumes e indústrias farmacêuticas, metalurgia e
fundições e das indústrias químicas de formulação de compostos inorgânicos, lavanderias,
indústrias de petróleo, formulação de corantes e pigmentos.
2.3.2.2 Nutrientes
Do ponto de vista agronômico, o interesse em utilizar lodo de estações de tratamento
de efluentes depois de estabilizado (biossólidos) está associado principalmente ao teor de
nutrientes, medido conforme a concentração de nitrogênio (N) e fósforo (P). Segundo Von
Sperling (2001) os biossólidos apresentam em sua constituição, quantidades significativas de
nutrientes essenciais ao desenvolvimento de plantas. Os usos benéficos dos biossólidos
incluem diversas formas de disposição no solo, como reciclagem na agricultura, na
silvicultura, floricultura, paisagismo, recuperação de áreas degradadas, podendo, até mesmo,
ser utilizados em parques e gramados, dependendo da qualidade do biossólido. A utilização
dos biossólidos como substratos e fertilizantes para produção de mudas e de solos sintéticos
constituem um mercado crescente.
A presença destes elementos depende do esgoto de origem e do processo de
tratamento do esgoto e do biossólido. Andreoli (1999) relata que os teores de nutrientes
presentes no lodo de esgoto são superiores aos encontrados na maioria dos materiais
orgânicos de uso habitual na agricultura A Tabela 1 apresenta o teor de nutrientes (nitrogênio
e fósforo) presentes em lodos crus e digeridos.
26
Tabela 1 – Teor de nutrientes de lodos medidos em concentrações de nitrogênio e fósforo
Nutriente Lodo cru Lodo digerido
Intervalo Valor médio Intervalo Valor médio
Nitrogênio
(% SST) 1,5 – 6,0 4,0 1,6 – 6,0 4,0
Fósforo
(% SST) 0,8 – 3,0 2,0 1,5 – 4,0 2,5
Fonte: Adaptado de Metcalf e Eddy, 1991
A Tabela 2 apresenta a composição média de nitrogênio e fósforo em diferentes tipos
de lodo e materiais tradicionalmente utilizados como fonte de nutrientes na agricultura.
Tabela 2 – Composição média de nutrientes em diferentes tipos de lodo e materiais orgânicos
Identificação / Nutrientes Nitrogênio (% SST) Fósforo (% SST)
Lodo aeróbio calado 2,50 0,90
Lodo anaeróbio 1,60 0,20
Esterco de poedeiras 2,00 2,00
Esterco de Bovinos 0,30 1,17
Esterco de Equinos 0,44 0,32
Esterco de Ovinos 0,60 0,30
Esterco de Suínos 0,60 0,60
Fonte: Dados do Programa de Reciclagem Agrícola de Lodo da SANEPAR apud Andreoli, 1999
De acordo com Andreoli (1999) os lodos digeridos aerobiamente tendem a concentrar
mais os nutrientes e patógenos; enquanto os lodos anaeróbios são naturalmente menos
concentrados de nutrientes. Porém, mesmo após a calagem, onde há expressiva perda de
nitrogênio (em torno de 50%), tanto os lodos aeróbios quanto os lodos anaeróbios ainda
apresentam teores altos de nitrogênio (N) e médios de fósforo (P). No processo de
compostagem as perdas são menores, uma vez que os nutrientes são incorporados aos tecidos
dos microrganismos durante o processo de decomposição e estabilização do resíduo.
Quando a higienização do biossólido é realizada com adição de cal e/ou outro material
alcalino, o biossólido poderá ser utilizado, ainda, como corretivo do solo: aumenta o pH,
reduz os níveis de metais tóxicos como alumínio e manganês, fornece cálcio e magnésio,
melhora a absorção de nutrientes e estimula a atividade microbiana. Porém, demandará maior
cautela na recomendação de uso, podendo provocar desequilíbrio nutricional, salinização e
aumento dos níveis de pH (acima de 6,5), o que prejudicará o desenvolvimento das culturas e
sua produtividade. (VON SPERLING, 2001).
27
2.3.2.3 Microrganismos Patogênicos
A capacidade de um microrganismo de causar doença é denominada patogenicidade.
Quando um micróbio invade um hospedeiro estabelece-se uma infecção. Se este hospedeiro é
susceptível à infecção, estabelece-se a doença. Portanto, um patógeno é qualquer
microrganismo ou organismo superior capaz de causar doença. (PELCZAR, 2011).
A patogenicidade de lodo de tratamento de efluentes está associada à contaminação do
solo e da água, por escoamento superficial de microrganismos até corpos d’água ou pela
infiltração até o lençol freático. Andreoli (1999) relata que a origem da contaminação
microbiológica do lodo é principalmente em razão do material fecal contido no esgoto,
portanto, depende das características epidemiológicas da população local e dos efluentes
lançados na rede coletora. No esgoto são encontrados vírus, fungos, bactérias e parasitas
(protozoários e helmintos) e, embora a grande maioria desses organismos seja inofensiva,
alguns grupos de patógenos são considerados perigosos pelo risco que representam para a
saúde humana e animal.
Segundo Pelczar (2011) doenças transmitidas pela água contaminada ocorrem quando
um microrganismo infeccioso é adquirido por matéria fecal, contendo patógenos humanos ou
de animais. Bactérias, vírus, protozoários e helmintos têm sido implicados como responsáveis
por doenças transmitidas por águas e alimentos. Enquanto muitas dessas doenças são de
natureza gastrintestinal, algumas pode afetar outras partes do organismo, tais como os
músculos, o sistema nervoso ou órgãos como o coração.
O mesmo autor explana que dentre as doenças transmitidas pela água destacam-se a
gastroenterite causada por Salmonella, devido a sua ocorrência frequente, à variedade de
fontes de contaminação e à complexidade antigênica desse organismo, a gastroenterite por
Campylobacter, mais frequente das gastroenterites bacterianas e a gastrite por Heliobacter,
causadora de gastrite ou úlceras pépticas em humanos e a febre tifoide, doença grave causada
por um sorotipo específico, a Salmonella typhi. Algumas infecções transmitidas por água e
alimentos são causadas por vermes parasitas, ou helmintos.
De acordo com Nuvolari (2011) a pesquisa e a identificação dos microrganismos
patogênicos na água é praticamente inviável, devido a complexidade dos procedimentos de
análise, do custo elevado das mesmas e do longo tempo para se obter os resultados. As
bactérias do grupo coliformes, por estarem presentes em grande número no trato intestinal
humano e de outros animais de sangue quente, são eliminadas em grande número pelas fezes,
sendo assim é o indicador de contaminação fecal mais utilizado como parâmetro
28
bacteriológico básico e para a definição de padrões para monitoramento da qualidade das
águas destinadas ao consumo humano.
Muitas doenças de veiculação hídrica estão associadas a presença de helmintos.
Helmintos são animais parasitas multicelulares que apresentam corpos alongados e
moles. Os helmintos são classificados em dois grupos principais: (1) os platelmintos,
que são achatados em corte transversal, e (2) os nematoides, que se apresentam
arredondados em corte transversal.
Os platelmintos são divididos em duas categorias principais. Os cestoides, ou tênias,
apresentam formas adultas longas, estreitas, que se assemelham à fita métrica. Como
exemplo tem-se a tênia de boi e de porco, pertencentes ao gênero Taenia. Os
termatódeos, ou fascíolas, apresentam formas adultas semelhantes à folha. Exemplo
são as fascíolas sanguíneas, que pertencem ao gênero Schistosoma e causam
esquistossomose; são transmitidos por contato direto com água contendo os estágios
infeciosos dos parasitas, e não por ingestão de alimento ou água contaminados.
Dentre as enfermidades causadas por helmintos, destaca-se a infecção causada por
Ascaris. Órgãos oficiais de saúde estimam que o grande nematoide Ascaris
lumbricoides infecta perto de um bilhão de pessoas em todo o mundo, especialmente
na áreas tropicais e subtropicais. Os ovos de Ascaris eliminados nas fezes tornam-se
infeciosos em duas a três semanas e podem permanecer infeciosos no solo por meses
ou anos. (PELCZAR, 2011, p. 242).
As Salmonellas são microrganismos em forma de bastonetes, Gram-positivos e não
esporulados estão agrupados em duas espécies, de acordo com a hibridação do DNA: as S.
Entéricas e S. Bongori. São mundialmente reconhecidas como uma das principais causadoras
de infecções de origem alimentar. É um microrganismo amplamente difundido na natureza,
sendo os animais e o ambiente seus principais reservatórios naturais. Seu habitat primário é o
trato intestinal dos animais como aves, répteis e o homem, embora seja encontrada
ocasionalmente em diversas outras partes do organismo. Sua eliminação ocorre pelas fezes,
constituindo o principal meio de propagação para contaminar águas e alimentos. Dentre os
alimentos que mais veiculam esta bactéria estão os ovos, frangos, carne bovina e seus
subprodutos (JAY, 2005).
No Brasil, o uso agrícola de biossólidos gerados em estações de tratamento de
efluentes sanitários deve seguir os critérios e procedimentos definidos pela Resolução do
CONAMA nº 375/2006. Esta Resolução classifica o lodo de esgoto ou produto derivado em
duas classes (A e B) de acordo com a concentração dos microrganismos patogênicos presentes
(Tabela 3).
29
Tabela 3 – Classificação de lodo de esgoto ou produto derivado em função da concentração de agentes
patogênicos
Tipo de lodo de esgoto ou produto derivado Concentração de patógenos
A Coliformes termotolerantes < 10³ NMP.g
-1 de SST
Ovos viáveis de helmintos < 0,25 ovos.g-1
de SST Salmonellas ausência em 10 g de SST
B Coliformes Termotolerantes < 10
6 NMP.g
-1 de SST
Ovos viáveis de helmintos < 10 ovos.g-1
de SST
Legenda: ST = Sólidos em Suspensão Totais; NMP = Número mais provável; UFF: Unidade formadora de foco;
UFP = Unidade formadora de placa.
Fonte: Resolução CONAMA 375/2006
Lodos de esgoto ou produto derivado enquadrados na classe A poderão ser utilizados
para quaisquer culturas, respeitadas as seguintes restrições estabelecidas pela Resolução
CONAMA 375/2006:
É proibida a utilização de qualquer classe de lodo de esgoto ou produto derivado em
pastagens e cultivo de olerícolas, tubérculos e raízes, e culturas inundadas, bem como
as demais culturas cuja parte comestível entre em contato com o solo;
Não será permitida a aplicação de lodo de esgoto ou produto derivado em unidades de
conservação e suas zonas de amortecimento, em áreas de preservação permanentes,
em locais que possam comprometer a qualidade de águas minerais, balneários e águas
para abastecimento, em solos com declividade acentuada, em áreas onde a
profundidade do nível do aquífero freático seja inferior a 1,5 m na cota mais baixa do
terreno e em áreas agrícolas definidas como não adequadas por decisão motivada dos
órgãos ambientais e de agricultura competentes.
A utilização de lodo de esgoto ou produto derivado enquadrado como classe B é
restrita ao cultivo de café, silvicultura, culturas para produção de fibras e óleos, com a
aplicação mecanizada, em sulcos ou covas, seguida de incorporação, respeitadas as restrições
previstas apresentadas anteriormente.
2.4 Tratamento do Lodo
Segundo Andreoli (1999) o volume de lodo produzido em uma Estação de Tratamento
de Esgoto representa cerca de 1 a 2% do volume de esgoto tratado, entretanto seu tratamento e
disposição final chega a atingir entre 30 e 50% do custo operacional da ETE. O manejo do
lodo compreende operações como adensamento, desaguamento, estabilização, higienização e
30
secagem, e sua aplicação está diretamente relacionada ao destino final escolhido para o
mesmo.
O aspecto, a cor e o cheiro podem dar indícios sobre o estado do lodo. O lodo urbano
fresco é acinzentado ou amarelado e contém fragmentos facilmente reconhecíveis de
excrementos, papel e restos de verduras. Tem mau cheiro e seca com dificuldade. A água
intersticial é turva e malcheirosa. O lodo digerido possui coloração escura (devido ao sulfeto
de ferro) e tem cheiro de piche. Uma amostra espalhada sobre a superfície de um recipiente
branco esmaltado mostra imediatamente linhas de água brancas, pois a água intersticial clara
se separa rapidamente dos grânulos de lodo preto. O lodo estabilizado aerobiamente (aeração
prolongada, por exemplo) tem coloração tirante a marrom e cheira a terra. (IMHOFF, 1996).
Os processos aplicáveis ao tratamento podem ser separados em estabilização, redução
da umidade e higienização. A meta final é a utilização do lodo na agricultura ou a disposição
em aterros sanitários. Os diversos estágios antecedentes a esses processos, que podem ter sua
sequência modificada, e não requerem aplicação em sua totalidade, são meios para atingir o
objetivo.
2.4.1 Composição de Água e Sólidos nos Lodos de Estações de Tratamento
Para expressar as características do lodo quanto a sua estabilização, bem como para se
calcular a produção de lodo em massa e em volume e determinação dos procedimentos de
redução de umidade torna-se essencial o entendimento da relação entre teor de sólidos e de
umidade.
O lodo é composto por sólidos e por água. Os sólidos totais (ST) dividem-se em
sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos. No lodo, a grande maioria dos sólidos é
representada pelos sólido em suspensão. Com relação à matéria orgânica, os sólidos
dividem-se em sólidos fixos ou inorgânicos (SF) e sólidos voláteis ou orgânicos
(SV). A Figura 2 ilustra a distribuição dos sólidos segundo estas diversas formas.
(VON SPERLING, 2001).
Figura 2 – Composição do lodo conforme os sólidos presentes
Fonte: SPERLING, 2001
TOTAIS
EM
SUSPENSSÃO
(SS)
DISSOLVIDOS
FIXOS
VOLÁTEI
S
FIXOS
VOLÁTEIS
(SSV)
VOLÁTEI
S
FIXOS
31
De acordo com o mesmo autor a relação entre os sólidos voláteis e os sólidos totais dá
uma boa indicação da fração orgânica dos sólidos do lodo, bem como do nível de digestão do
lodo. Em lodos não digeridos, a relação entre sólidos voláteis e sólidos totais (SV/ST) é entre
0,75 e 0,70, ao passo que em lodos digeridos estes valores situam-se entre 0,60 e 0,65. A
Tabela 4 apresenta faixas típicas da relação SV/ST em lodos oriundos de diversos processos
de tratamento de esgotos.
Tabela 4 – Faixas de relação SV/ST em diversos tipos de lodo
Tipo de lodo de Relação SV/ST
Lodo primário 0,75 – 0,80
Lodo secundário anaeróbio 0,55 – 0,60
Lodo secundário anaeróbio (Lagoa Anaeróbia convencional) 0,75 – 0,80
Lodo secundário anaeróbio (aeração prolongada) 0,65 – 0,70
Lodo de lagoa de estabilização 0,35 – 0,55
Lodo primário adensado 0,75 – 0,80
Lodo secundário adensado (Lagoa Anaeróbia convencional) 0,75 – 0,80
Lodo secundário adensado (aeração prolongada) 0,65 – 0,70
Lodo misto adensado 0,75 – 0,80
Lodo misto digerido 0,60 – 0,65
Lodo desidratado 0,60 – 0,65
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (2001)
Segundo Van Haandel e Lettinga (1994) apud Von Sperling (2001) a umidade influi
nas propriedades mecânicas do lodo, sendo que estas influenciam no tipo de manuseio e de
disposição final. Lodos em estado fluido podem ser transportados por gravidade e por
bombeamento, ao passo que lodos em estados variando de torta semissólida e totalmente seco
podem ser transportados por caminhões caçambas ou contêineres. A relação entre a umidade e
as propriedades mecânicas estão mostradas na Tabela 5.
Tabela 5 - Teor de sólidos secos presente em lodo de efluentes e sua consistência
Teor de sólidos (%) Umidade (%) Consistência do lodo
0 a 25 75 a 100 lodo fluido
25 a 35 65 a 75 torta semissólida
35 a 60 40 a 65 sólido duro
60 a 85 15 a 40 lodo em grânulos
85 a 100 0 a 15 lodo desintegrado em pó fino Fonte: Van Haandel e Lettinga (1994) apud Von Slperling (2001).
32
2.4.2 Estabilização do Lodo
Os processos de estabilização do lodo têm por objetivo atenuar duas características
indesejáveis desse resíduo: odor e conteúdo de patógenos. Estes dois fatores têm importância
variável, de acordo com o destino final previsto para o lodo. Portanto, no âmbito de um
sistema de gestão do lodo produzido por Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), a
estabilização é uma das peças do sistema, devendo ser definida de forma articulada com o
desaguamento, higienização e uso final do produto. (ANDREOLI, 1999).
Von Sperling (2001) relata que os processos de estabilização do lodo podem ser
divididos em:
Estabilização biológica: podem ser por digestão anaeróbia ou aeróbia e utiliza
bactérias específicas para promover a estabilização da fração biodegradável da matéria
orgânica;
Estabilização química: por meio da adição de produtos químicos a estabilização é
atingida mediante a oxidação química da matéria orgânica;
Estabilização térmica: obtida a partir da ação do calor sobre a fração volátil em
recipientes hermeticamente fechados.
Conforme foi observado na Tabela 4 os lodos originados de lagoas de estabilização
geralmente são estáveis com relação SV/ST, cuja concentração varia de 0,35 a 0,55. Segundo
a Resolução CONAMA 375/2006 para fins de utilização agrícola, o lodo de esgoto ou
produto derivado será considerado estável se a relação entre sólidos voláteis e sólidos totais
for inferior a 0,70.
2.4.3 Remoção de Umidade
A remoção de umidade é uma operação unitária fundamental para a redução de massa
e de volume de lodos gerados em sistemas de tratamento de efluentes. Segundo Von Sperling
(2001) os processos de remoção de umidade podem ser realizados em duas etapas:
adensamento ou espessamento e desaguamento ou desidratação. O adensamento é mais
utilizado nos processos de tratamento primário, lodos ativados e filtros biológicos
percoladores. O desaguamento, realizado com o lodo digerido, tem impacto importante nos
custos de transporte e destino final do lodo. Em ambos os casos, a remoção da umidade
exerce ainda influencia decisiva no manuseio do lodo, já que o comportamento mecânico
deste varia com o teor de sólidos.
Atualmente, novas formas de remoção de umidade de lodo de tratamento de efluentes
estão disponíveis. Dentre estas soluções cita-se a utilização de BAG de polipropileno que são
33
bolsões de alta resistência com poros que permitem o escoamento do líquido e retêm o
material sólido.
Segundo Richter (2001) depois de removidos do sistema, os lodos normalmente
necessitam ser adensados antes dos tratamentos que seguem. A viabilidade do adensamento
consiste na produção de um lodo concentrado mais adequado para as etapas seguintes de
desidratação ou na possibilidade de ser transportado economicamente para uma aplicação no
solo como disposição final. Os principais processos utilizados para o adensamento do lodo
são: adensadores por gravidade, flotadores por ar dissolvido e centrífugas.
O adensamento por gravidade ocorre em tanque semelhante a um tanque de
sedimentação. O lodo diluído é direcionado a uma câmara de alimentação central e, após a
alimentação contínua, o lodo concentrado é retirado pela parte inferior. Os mecanismos de
coleta convencionais consistem em pontes raspadoras que direcionam o lodo concentrado do
fundo do adensador à parte central coletora. As Figuras 3 e 4, demonstra um adensador por
gravidade com raspadores no fundo para direcionamento e posterior coleta do lodo adensado.
Figura 3 – Planta de um adensador por gravidade com raspador mecânico
Fonte: Metcalf-Eddy, 1985
34
Figura 4 – Corte de um adensador por gravidade com raspador mecânico
Fonte: Metcalf-Eddy, 1985
A flotação é o processo no qual a fase sólida, com uma densidade menor que o líquido
em suspensão, é separada permitindo-lhe flutuar para a superfície.
No sistema de flotação a ar dissolvido, as partículas sólidas são removidas da água
fazendo-as flutuar (flotar) reduzindo sua densidade pela adesão de pequeníssimas
bolhas de ar. Neste processo as bolhas de ar são geradas pela súbita redução de
pressão na corrente liquida saturada de ar, proveniente da câmara ou tanque de
saturação. Por meio de uma bomba, uma pequena quantidade de água clarificada é
elevada à pressão de 4 a 5,5 atm e conduzida ao tanque de saturação onde se torna
saturada de ar alimentado por um compressor. Esta água, que é recirculada no
sistema, vê a sua pressão diminuída bruscamente, liberando uma grande quantidade
de microbolhas de ar, que aderem aos flocos já formados, fazendo-os flutuar. Os
flocos sobem e se acumular na superfície do tanque, formando uma capa de lodo de
espessura crescente, que se remove periodicamente mediante raspadores
superficiais. (RICHTER, 2001, p. 34).
A Figura 5 demonstra o esquema de um sistema de flotação a ar dissolvido.
Figura 5 – Esquema de um sistema de flotação a ar dissolvido
Fonte: RICHTER, 2001
35
O uso de centrífugas serve tanto para adensar quanto para desidratar lodos gerados em
sistemas de tratamento. O adensamento por centrifugação é realizado com a sedimentação das
partículas mais densas do lodo pela força centrífuga.
Uma centrífuga consta de um tambor cilíndrico de eixo horizontal com uma secção
cônica convergente em uma extremidade, que gira em torno de seu eixo a 3000 –
4000 rpm. Um transportador tipo parafuso no interior do tambor gira a uma
velocidade ligeiramente diferente do tambor, raspando, assim, o lodo centrifugado
para fora da máquina.
O lodo é alimentado por um tubo concêntrico perto da secção cônica. O ponto de
alimentação mais próximo do cone aumenta o tempo de detenção do líquido na
câmara de separação, favorecendo a clarificação do líquido e prejudicando a
desidratação do lodo. Ao contrário, o ponto de alimentação mais afastado do cone
favorece a desidratação, que é o desejável no tratamento de lodos de estações de
tratamento. Do tubo de alimentação o lodo passa para a câmara de separação, onde a
força centrífuga faz com que a superfície líquida torne-se um anel junto à parede do
tambor girante. Os sólidos depositados contra a parede são transportados pela rosca
sem fim para a secção cônica sendo removidos da câmara de separação, enquanto o
líquido clarificado é drenado na outra extremidade. No transporte do lodo pela
secção cônica até a sua descarga, o líquido continua a ser gradualmente drenado,
aumentando a concentração de sólidos na torta resultante. (RICHTER, 2001, p. 66).
A Figura 6 demonstra uma centrífuga utilizada para adensamento de lodo.
Figura 6 – Esquema do interior de uma centrífuga
Fonte: RICHTER, 2001
O desaguamento de lodos pode ser realizado através de meios naturais ou
mecanizados. Os processos naturais utilizam a evaporação e a percolação como principais
mecanismos de remoção de água, o que demanda tempo de exposição do lodo às condições
que resultam no desaguamento. Embora sejam operacionalmente mais simples e baratos, tais
processos demandam maiores áreas e volumes para instalação. Em contrapartida, os processos
36
mecanizados baseiam-se em mecanismos, tais como filtração, compactação ou centrifugação
para acelerar o desaguamento, resultando em unidades compactas e bem mais sofisticadas,
sob o ponto de vista de operação e manutenção. (VON SPERLING, 2001).
Consequentemente, os dispositivos mecânicos de desidratação demandam de energia
elétrica, mão de obra especializada e áreas favoráveis para instalação dos aparelhos. Os
principais equipamentos de desidratação são: filtro prensa, centrifugas e prensa desaguadora.
Os filtros prensa mais utilizados na desidratação de lodos de estações de tratamento
são do tipo câmara. Consta de uma série de placas tipo câmara, dispostas entre uma
meia placa fixa e uma meia placa móvel nas extremidades. Cada placa tem uma
secção reentrante ou recesso que forma o espaço que será ocupado pela torta final. O
meio filtrante é instalado contra as paredes internas das placas e retém os sólidos,
deixando passar o filtrado.
Assim, há duas superfícies filtrantes por placa interna e uma nas placas externas. As
placas têm geralmente a forma quadrada, porém também existem placas
retangulares. Seu tamanho pode variar desde 250 mm x 250 mm até 1.500 mm x
1.500 mm ou mais. (RICHTER, 2001, p. 55).
A Figura 7 demonstra a representação esquemática de um filtro prensa de câmara.
Figura 7 – Esquema de funcionamento de um filtro prensa Fonte: VON SPERLING, 2001
A prensa desaguadora ou filtro prensa de correia é utilizada para secagem de lodos
provenientes, principalmente de sistemas de tratamento por lodos ativados. Segundo Richter
(2001) o filtro prensa realiza um desidratação contínua, fazendo passar o lodo por entre duas
correias porosas móveis e tensionadas, espremendo a água à medida que o aglomerado
lodo/correia passa acima e abaixo de uma série de rolos de diâmetros diferentes, conforme
ilustrado na Figura 8.
37
Figura 8 – Esquema de uma prensa desaguadora Fonte: RICHTER, 2001
A desidratação não mecânica, como seu nome indica, é aquela que não utiliza
acessórios mecânicos, tais como prensas ou centrífugas, para o desaguamento dos lodos,
apenas agentes naturais, como a gravidade e a evaporação. Segundo Richter (2001) os
dispositivos não mecânicos de desidratação mais comuns são os leitos e as lagoas de secagem.
Os mecanismos de desidratação dos leitos de secagem consistem essencialmente em
decantação, percolação (drenagem) e evaporação para obter a concentração desejada.
Segundo Von Sperling (2001) o processo caracteriza-se por um tanque, geralmente retangular,
com paredes de alvenaria ou concreto e fundo de concreto. No interior do tanque são
incluídos os dispositivos que possibilitam a drenagem da água presente no lodo, sendo eles:
Soleira: permite que líquido presente no lodo percole por camadas sucessivas de areia
e pedregulho;
Camada suporte: composta de tijolos recozidos ou outros elementos de material
resistente à operação com a finalidade de permitir uma melhor distribuição do lodo,
impedir a colmatação e garantir que a retirada do lodo desidratada seja realizada sem o
revolvimento das camadas superficiais da soleira drenante;
Sistema de drenagem: constituídos de tubos assentados com juntas abertas ou
perfurados, colocados no fundo do tanque, e que recolhem todo o líquido percolado na
soleira drenante.
A Figura 9 apresenta o esquema em corte de um leito de secagem com os elementos
que possibilitam a secagem limitados por muretas de confinamento lateral, camada suporte
38
em tijolos cerâmicos não rejuntados e sistema de drenagem composto por leito de areia sobre
uma espessa camada de brita com inclinação no fundo direcionando o líquido percolado para
tubos dreno.
Figura 9 – Corte transversal esquemático de um leito de secagem com pavimento de tijolos Fonte: NUVOLARI, 2011
Segundo Viessman e Hammer (1985) apud Nuvolari (2011) além da simplicidade, os
leitos de secagem apresentam ainda a vantagem de não aumentarem o volume de lodo por
conta da não utilização de produtos químicos, pois normalmente não se faz qualquer pré-
condicionamento do lodo, diferentemente dos processos mecanizados. As principais
vantagens e desvantagens desse processo de desaguamento são:
Problemas com a secagem do lodo durante os períodos chuvosos. Em alguns locais, a
cobertura dos leitos de secagem pode ser aplicada, visando à solução desse problema;
Operação manual, na remoção do lodo desaguado, com certos riscos à saúde do
operador. Pontes mecanizadas podem ser instaladas para promover a remoção do lodo;
Eventuais problemas com a vizinhança por conta de odores desagradáveis;
Comparado aos outros processos de secagem, requer grandes áreas. Enquanto nos
processos mecanizados consegue-se a secagem de um determinado volume em
algumas horas, um ciclo completo em leitos de secagem é variável, mas, em média,
fica por volta de 21 dias.
Lagoas de secagem de lodo são utilizadas para adensamento, digestão complementar,
desaguamento e até mesmo para disposição final de lodos de esgotos. Segundo Von Sperling
(2011) trata-se de um processo de baixo custo, e operacionalmente simples. As lagoas de
secagem são geralmente escavadas no solo, ou posicionadas em depressões naturais do
terreno, ou dotadas de diques, onde o lodo de descarte da ETE é acumulado por períodos de
tempo prolongado (de 3 a 5 anos). Durante esse período, o lodo é adensado por ação da
39
gravidade, digerido pelos próprios microrganismos presentes no lodo e desaguado através da
drenagem da água livre, de evaporação e de escoamento superficial.
Segundo o mesmo autor, a principal diferença entre os processos que ocorrem em
lagoas de secagem e os leitos de secagem reside no fato de que a evaporação é o principal
mecanismo que influencia no desaguamento. A percolação tem um efeito menor do que nos
leitos de secagem. O desaguamento na lagoa pode ser acelerado com a utilização de
dispositivos que permitam a retirada da água sobrenadante em vários níveis após a carga de
lodo. A utilização de drenos de fundo também não é prática corrente em lagoas de secagem,
porque o lodo de esgoto possui reduzida drenabilidade e o risco de entupimento da tubulação
é bastante provável de ocorrer. Uma vez cheia a lagoa, esta poderá ser desativada sem a
remoção do lodo, servindo como solução definitiva para disposição final. Outra possibilidade
é a remoção do lodo da lagoa cheia, permitindo o reaproveitamento do reservatório e
transformando a lagoa em processo contínuo de desaguamento.
Von Sperling (2001) também traz que as principais variáveis que influenciam no
tamanho (área) da lagoa são a carga de lodo, a precipitação pluviométrica, a temperatura e as
taxas de evaporação na região. Após a introdução do lodo na lagoa, contribuem para a
redução de volume a perda de água por infiltração no solo (fundo da lagoa e taludes), em
menor escala, e a evaporação através da superfície do líquido na lagoa (fenômeno
predominante). Esta perda de volume só não é mais acentuada devido às chuvas, que,
dependendo da região, podem retardar consideravelmente a secagem do lodo.
Segundo Jordão e Pessôa (2009), os principais fatores que contribuem para os longos
períodos de secagem do lodo neste tipo de processo são:
Grandes profundidades;
Alimentação contínua ou semi-contínua em pequenos intervalos;
Mistura de lodo úmido com lodo seco por ocasião da alimentação da lagoa;
Estratificação entre as camadas sólida e líquida indefinida;
Sistema de drenagem pouco eficiente, o que minimiza a percolação;
Períodos chuvosos e de pouca insolação;
Períodos prolongados de remoção do lodo das lagoas;
Possibilidade de influência das variações de nível do lençol freático.
Uma opção em destaque para desague e desidratação dos lodos de tratamento de
efluentes são os bolsões de polipropileno de alta densidade. Esta solução pode ser executada
in loco e requer pouca mecanização. Segundo informações extraídas do catálogo do fabricante
40
Maccafferri® o BAG ao receber o lodo em seu interior, permite o escoamento do líquido
através dos poros do tecido geotêxtil, que retém as partículas sólidas, reduzindo o teor de
umidade e consequentemente, o teor de DBO, gerando um líquido clarificado. O processo é
acelerado com adição de produtos químicos que permitem a floculação do lodo no interior do
BAG. Também podem ser adicionados produtos químicos que permitem a higienização do
lodo como a cal (hidróxido de cálcio). A Figura 10 demonstra a utilização destes bolsões.
Figura 10 – BAG de desaguamento e desidratação de lodos de ETE
Fonte: Catálogo técnico do fabricante MACCAFERRI (2010)
2.4.4 Higienização de Lodos
Do ponto de vista biológico, o lodo concentra a maioria dos organismos presentes no
esgoto sanitário, podendo constituir significativa ameaça à saúde pública. A contaminação
microbiológica do lodo é originada principalmente do material fecal contido no esgoto,
portanto, dependente das características sanitárias da população que produz os efluentes
lançados na rede coletora, refletindo dessa maneira o perfil de saúde da população atendida.
(ANDREOLI, 1999)
Os níveis de patogenicidade podem ser substancialmente reduzidos através dos
processos de estabilização e tratamento, como a digestão anaeróbia ou aeróbia. Entretanto,
muitos parasitas intestinais e principalmente seus ovos, são muito pouco afetados por
41
processos de digestão convencional, necessitando uma etapa complementar ou conjugada aos
processos convencionais para sua completa inativação, denominada higienização. É
importante salientar que o processo não é uma desinfecção, uma vez que não são desativados
totalmente todos os microrganismos patogênicos presentes no lodo. A higienização busca
reduzir a patogenicidade do lodo a níveis que não venham causar riscos à saúde da população,
de acordo com as exigências para cada utilização. (VON SPERLING, 2001).
De acordo com o mesmo autor os processos de higienização de lodos combinam
mecanismos térmicos, químicos e/ou biológicos para alcançar a inativação pretendida. O
mecanismo de redução por via térmica combina duas variáveis de controle, relacionadas ao
tempo de permanência do lodo a uma dada temperatura. Estas duas variáveis agem em
conjunto para atingir a qualidade microbiológica exigida. O mecanismo de higienização de
lodos pela via química utiliza um produto alcalinizante para elevar o pH do lodo e
consequentemente alterar a natureza coloidal do protoplasma celular dos microrganismos
patogênicos de forma letal, e produzir um ambiente inóspito para a sua sobrevivência. Já a
inativação via biológica busca a continuidade do processo de estabilização microbiológica
com destaque à compostagem, que é um processo aeróbio de decomposição da matéria
orgânica efetuada em condições controladas de temperatura, umidade, oxigênio e nutrientes.
De acordo com os experimentos realizados pela Companhia de Saneamento do Paraná
– SANEPAR, descritos no Programa de Pesquisa em Saneamento Básico – PROSAB,
observou-se que o limite mínimo de umidade (% água) do lodo, que promove uma boa reação
com o cal, é um teor próximo a 70%. Teores de umidade menores não apresentam quantidade
de água suficiente para que a mistura atinja temperaturas muito altas, reduzindo o efeito
desinfetante.
Gonçalves (1999) define que a compostagem é um processo biológico no qual uma
mistura inicial de resíduos sofre a ação de vários grupos de microrganismos. Durante o
processo de biodegradação da matéria orgânica a temperatura se eleva naturalmente chegando
a 60-65 ºC nos primeiro dias do processo, temperatura esta suficiente para inviabilizar ou
reduzir os patógenos presentes no lodo.
42
3. METODOLOGIA DE PESQUISA
3.1 Área de Estudo
A área de estudo da pesquisa está localizado na região Metropolitana do Vale do Rio
Cuiabá. Segundo informações obtidas com o setor de planejamento e engenharia do
empreendimento, o complexo conta com cinco indústrias instalas em uma área total
construída de 196.629,43 m². A Estação de tratamento de água, que abastece todo o complexo,
tem a capacidade de tratar até 24.000 m³ por dia. A estação de tratamento de efluentes,
utilizada atualmente, possui um sistema de lodos ativados com a capacidade de receber
20.000 m³/dia de efluente gerado nos processos de todas as indústrias instaladas. Tanto a
captação de água quanto a diluição de efluentes são outorgadas pela Agência Nacional de
Águas para utilizar a margem direita do Rio Cuiabá, em pontos próximos ao complexo de
indústrias.
O complexo está situado entre os municípios de Cuiabá e Várzea Grande nas
coordenadas: Longitude 56°5’12,5” Oeste e Latitude 15°37’56” Sul. A Figura 11 exibe a
localização do complexo.
Figura 11 - Localização do complexo de indústrias frigoríficas
Fonte: Google Maps, 2014
43
A figura 12 apresenta a delimitação do perímetro do empreendimento. Nos próximos
itens são apresentadas as indústrias presentes no complexo. As informações foram obtidas
junto ao setor de planejamento e engenharia do empreendimento.
Figura 12 - Delimitação do perímetro do empreendimento
Fonte: Adaptado do Google Earth, 2014
3.1.1 Frigorífico de Aves
O frigorífico de aves opera realizando o abate e produção in natura de frango com
capacidade instalada de 170.000 unidades por dia. Atua em dois turnos totalizando 17,6 h de
produção por dia. Possui 1.249 funcionários trabalhando em duas linhas.
Segundo relatório técnico fornecido pelo empreendimento, em 2012 o frigorífico de
aves realizou abate médio de 151.871 frangos/dia consolidando uma produção média de
287,82 ton/dia. O consumo de água é de 6.380 m³/dia o que representa um volume de 42
L/frango. A geração de efluente decorrente do processo é de 5.423 m³/dia o que representa um
volume de 35,7 L/frango.
3.1.2 Frigorífico de Bovinos
O frigorífico de bovinos opera realizando o abate e produção in natura de bovinos com
capacidade instalada de 2.000 unidades por dia. Atua em um turno totalizando 8,48 h de
produção por dia. Possui 961 funcionários trabalhando em uma linha.
O frigorífico de bovinos, no ano de 2012, realizou abate em média de 927 bois/dia
produzindo assim 237,22 ton/dia de carne. O consumo de água foi de 3.890 m³/dia
representando um consumo per capta de 4.180 L/boi. A correspondente geração de efluente
foi de 3.294 m³/dia representando um per capta de 3.553 L/boi.
44
3.1.3 Fábricas de Derivados Cárneos
A unidade possui três fábricas de produtos cárneos: 1 - Hambúrguer e Porcionados, 2 -
Carne Cozida Congelada e 3 - Assados, Grelhados e Empanados.
A Fábrica 1 (Hambúrguer e Porcionados) possui uma capacidade instalada para
produzir 250 ton/dia. Opera em 2 turnos totalizando 14,7 h de produção por dia e o quadro de
colaboradores é de 551 funcionários trabalhando em 10 linhas.
A Fábrica 2 (Carne Cozida Congelada) possui uma capacidade instalada para produzir
35 ton/dia. Opera em 1 turno totalizando 8,48 h de produção por dia e o quadro de
colaboradores é de 106 funcionários trabalhando em 2 linhas.
A Fábrica 3 (Assados, Grelhados e Empanados) possui uma capacidade instalada para
produzir 100 ton/dia. Opera em 2 turnos totalizando 14,7 h de produção por dia e o quadro de
colaboradores é de 313 funcionários trabalhando em 8 linhas.
Em 2012, a fabricação de industrializados gerou 175,7 ton/dia de produtos, consumiu
4.145 m³/dia de água que representa um consumo per capta de 23,6 m³/ton. Gerou 3.523
m³/dia de efluente que representa um per capta de 20,1 m³/ton.
A Figura 13 apresenta a localização das indústrias dentro do complexo. As áreas em
destaque são: 1 - Fábrica Assados, Grelhados e Empanados, 2 - Fábrica de Hambúrguer e
Porcionados, 3 - Frigorífico de Bovinos, 4 - Fábrica de Carne Cozida Congelada e 5 -
Frigorífico de Aves. As demais áreas são unidades anexas, setores administrativos,
estacionamento, almoxarifados, depósitos e setores de apoio.
Figura 13 - Localização das indústrias dentro do complexo
Fonte: Adaptado do Google Earth, 2014
45
3.1.4 Sistema de Tratamento de Efluentes
Atualmente, todos os efluentes gerados nas indústrias do complexo são destinados a
uma estação de tratamento por lodos ativados. Até setembro de 2008, os mesmos eram
tratados em um sistema de lagoas de estabilização. A Figura 14 demonstra a localização das
estações de tratamento no complexo com as localizações das estações (atual e desativada) em
destaque. Após tradado, o efluente é lançado no rio Cuiabá.
Figura 14 - Localização das ETEs
Fonte: Adaptado do Google Earth, 2014
Para promover uma melhor separação da carga orgânica presente nos descartes
industriais há uma separação dos efluentes gerados no frigorífico de bovinos em duas linhas:
Linha Verde: efluente originado do corte e abertura do sistema digestivo dos animais abatidos
(Rumem). Possi esta denominação devido a sua coloração, em virtude da presença do rumem
bovino. Linha Vermelha: efluente originado das demais etapas do processo de abate e corte de
carcaças. O nome se dá por sua coloração, em decorrência da presença de sangue dos animais
abatidos.
Os efluentes originados dos processos industriais de produção de Hambúrguer, Carne
Cozida e AGE (Assados, Grelhados e Empanados) são incorporados à linha vermelha e
destinados a um tratamento preliminar composto de grades e peneiramento. Posteriormente os
mesmos são destinados a um tratamento primário composto de tanque de equalização, sistema
de dosagem e mistura de cloreto férrico e polímero para separação da gordura em um flotador.
Os efluentes gerados no Frigorífico de Aves são encaminhados para um sistema de
tratamento preliminar e primário também composto de tanque de equalização, sistema de
dosagem e mistura de cloreto férrico e polímero para separação da gordura em um flotador.
46
Desde a abertura da fábrica até setembro de 2008, a linha verde do frigorífico de
bovinos, após o tratamento preliminar (gradeamento e peneiramento), era misturada com os
efluentes originados dos flotadores da linha vermelha e do frigorífico de aves para depois
serem encaminhados a um sistema de tratamento secundário (biológico). Esse tratamento é
composto por lagoas de estabilização contendo duas anaeróbias, uma facultativa e uma de
maturação, todas operando em série. A Figura 15 ilustra o sistema de tratamento de efluente
(STE) realizado no complexo até setembro de 2008
Figura 15 - Concepção do sistema de tratamento de efluentes do complexo de industriais frigoríficas até 2008
Fonte: Yano, 2012
Lagoa Facultativa
Lagoa de Maturação
Lagoa
Anaeróbia I
Lagoa
Anaeróbia II
Tanque de
Equalização
Grades PeneiraDosagem de
Cloreto e PolímeroAves
Flotador
Flotador
Linha Vermelha
Linha VerdeGrades Peneira
LV
Grades PeneiraDosagem de
Cloreto e PolímeroAGE
Boi
Hamb.
Tanque de
Equalização
Corpo Receptor
47
Em setembro de 2008 foi instalado, um sistema de tratamento por lodos ativados que
passou a receber os efluentes originados dos flotadores do frigorifico de aves e da linha
vermelha. A linha verde continuou sendo direcionada para as lagoas de estabilização. A
Figura 16 demonstra o fluxograma do sistema de tratamento de efluentes implantado em
setembro de 2008, cuja operação ocorreu até janeiro de 2010.
Figura 16 – Sistema de tratamento de efluentes do complexo de industriais frigoríficas de 2008 a 2010
Fonte: Yano, 2012
Decantador
Secundário
Lagoa Facultativa
Lagoa de Maturação
Lagoa
Anaeróbia
I
Lagoa
Anaeróbia
II
Linha Verde
Corpo Receptor
Tanque de Aeração
Calha Parshall
Rec
ircu
laçã
o d
o L
odo
Linha Vermelha
Peneira
Av
es
Tanque de
Equalização
Grades
Dosagem de
Cloreto e Polímero
Flotador
Peneira
AG
E
Bo
i
Ham
b.
Tanque de
Equalização
Grades
Dosagem de
Cloreto e Polímero
Flotador
Peneira
Grades
Corpo Receptor
Destino final
Adensador
Prensas
Sobrenadante
Lodo
48
Em janeiro de 2012, as lagoas de estabilização foram totalmente desativadas e o
efluente da linha verde passou a ser destinado também ao sistema de lodos ativados. Para
tratamento primário, com inclusão desta linha foram instalados um tanque de equalização, um
sistema de dosagem e de mistura de cloreto férrico e polímero, e também um flotador para
separação de sólidos. A Figura 17 mostra o fluxograma atual do sistema de tratamento de
efluentes do complexo
Figura 17 – Sistema atual de tratamento de efluentes do complexo de industriais frigoríficas
Fonte: Yano, 2012
Decantador
Secundário
Corpo Receptor
Tanque de Aeração
Calha Parshall
Rec
ircu
laçã
o d
o L
od
o
Destino final
Adensador
Prensas
Sobrenadante
Tanque de
Equalização
Grades PeneiraDosagem de
Cloreto e PolímeroAves
Flotador
Flotador
Linha Vermelha
Linha VerdeGrades Peneira
LV
Grades PeneiraDosagem de
Cloreto e PolímeroAGE
Boi
Hamb.
Tanque de
Equalização
Flotador
Dosagem de
Cloreto e PolímeroTanque de
Equalização
Lodo
49
3.2 Avaliação Quantitativa do Lodo
Este estudo refere-se ao lodo das lagoas de estabilização que se encontram
desativadas. Os próximos itens mencionam os estudos realizados para quantificação e
caracterização.
Para quantificar o volume de lodo na superfície e no fundo das lagoas foram realizados
testes de batimetria. O teste consiste em medir a altura de cada camada em pontos
previamente estabelecidos. A partir do valor médio destas alturas determina-se o volume de
lodo ou de efluente presente nas lagoas.
Foram realizados dois testes de batimetria, um antes da desativação do sistema de
tratamento de efluentes, realizado em outubro de 2010 por uma empresa contratada e o outro
em janeiro de 2014, realizado pelo autor com o auxílio de operadores do sistema de
tratamento de efluentes do complexo. As lagoas de estabilização foram desativadas em janeiro
de 2012.
O conteúdo das lagoas facultativas e de maturação (efluente e lodo) foi bombeado para
as lagoas anaeróbias 1 e 2. As lagoas facultativas e de maturação foram desmontadas com a
demolição dos taludes internos e externos realizada por máquinas de terraplanagem. O solo
foi nivelado de modo a evitar o acúmulo de água de chuva. O segundo teste de batimetria,
portanto, foi realizado apenas nas lagoas anaeróbias, onde foram reunidos o efluente e o lodo
proveniente de todo o sistema desativado.
3.2.1 Primeiro Teste de Batimetria
O primeiro teste de batimetria, feito antes da desativação do sistema, foi realizado por
um ecobatímetro, equipamento que por meio da emissão, propagação e recepção de ondas
acústicas, consegue determinar o nível de efluente e lodo nas lagoas, diferenciando as
camadas conforme sua densidade. Para coleta dos dados da primeira batimetria foram fixadas
estacas ao longo dos perímetros das lagoas, uma corda presa às duas estacas opostas serviu de
guia para a medição da altura da camada de lodo em cada ponto de coleta. Um bote foi
utilizado para acesso aos pontos de coleta.
Nas lagoas anaeróbias, as estacas foram espaçadas a cada 10 e 15 m nas dimensões
comprimento e largura, respectivamente. A lagoa anaeróbia 1 possui uma largura de 60 m e
um comprimento de 152 m, totalizando 42 pontos de coleta. A lagoa anaeróbia 2 possui 57 m
x 152 m, totalizando 42 pontos de coleta. A Figura 18 demonstra o espaçamento entre as
estacas e os pontos de coleta nas lagoas anaeróbias durante o primeiro teste de batimetria.
50
Figura 18 - Distribuição dos pontos de coleta nas lagoas anaeróbias durante o primeiro teste de batimetria
A lagoa facultativa possuía 250 m de comprimento e 230 m de largura, as estacas
foram espaçadas a cada 30 e 33 m nas dimensões comprimento e largura, respecrivamente,
totalizando 42 pontos de coleta. A Figura 19 demonstra o estaqueamento da lagoa facultativa
durante o teste de batimetria.
Figura 19 - Distribuição dos pontos de coleta na lagoa facultativa durante o primeiro teste de batimetria
As dimensões da lagoa de maturação eram 230 m de comprimento e 26 m de largura.
As estacas foram espaçadas a cada 42 e 6,5 m nas dimensões comprimento e largura,
respectivamente, totalizando 30 pontos de teste. A Figura 20 demonstra como ficaram
dispostos os pontos de coleta.
51
Figura 20 - Distribuição dos pontos de coleta na lagoa de maturação durante o primeiro teste
Durante as coletas do primeiro teste de batimetria, as lagoas anaeróbias e facultativa
possuíam vegetação (gramas e arbustos) que se desenvolveu sobre o lodo de superfície, o que
impossibilitou a coleta nos pontos centrais das lagoas anaeróbias e em partes da facultativa.
As imagens das Figuras de 21 a 24 demostram as condições das lagoas durante a realização
do primeiro teste de batimetria.
Figura 21 - Lagoa anaeróbia 1 durante o primeiro
teste de batimetria
Figura 22 - Lagoa anaeróbia 2 durante o primeiro
teste de batimetria
Figura 23 - Lagoa facultativa durante o primeiro
teste de batimetria
Figura 24 - Lagoa de maturação durante o
primeiro teste de batimetria
52
3.2.2 Segundo Teste de Batimetria
Para medição do nível de lodo durante o segundo teste de batimeria, realizado após a
desativação das lagoas facultativa e de maturação, foi utilizado uma haste montada com tubo
de PVC para esgoto de 40 mm com 6 m de comprimento. O tubo foi revestido com uma
manta acrílica fixada com barbante para favorecer a aderência do lodo. As Figuras 25 e 26
ilustram a construção da haste para medição do nível de lodo nas lagoas.
Figura 25 - Tecido branco felpudo para fixação do
lodo Figura 26 - Tubo revestido com manta acrílica
Ao longo do perímetro das lagoas foram fixadas estacas espaçadas em 38 m no sentido
longitudinal e em 15 m no sentido transversal, determinando-se 9 pontos de coleta. Uma
corda presa às duas estacas opostas serviu de guia para a medição da altura da camada de
lodo. A Figura 27 ilustra a disposição dos pontos de medição das alturas das camadas de lodo.
Figura 27 - Distribuição dos pontos de coleta nas lagoas anaeróbias durante o segundo teste de batimetria
53
A haste preparada foi introduzida perpendicularmente nos pontos de medição até o
fundo da lagoa e, após cinco minutos em cada ponto, mediam-se as camadas de lodo com o
auxílio de uma trena. A introdução e a retirada da haste nos pontos de coleta foram realizadas
rapidamente para que o lodo de superfície ou de fundo não aderisse na haste durante esta
etapa.
O lodo de superfície das lagoas estava seco em alguns pontos possibilitando caminhar
sobre o mesmo. Em outras partes é possível visualizar apenas efluente, nessas foi utilizado um
bote para realizar a coleta As imagens das Figuras de 28 a 31demonstram as condições das
lagoas durante o segundo teste de batimetria.
Figura 28 - Lagoa anaeróbia 1 durante o segundo
teste de batimetria
Figura 29 - Lagoa anaeróbia 1 durante o segundo
teste de batimetria
Figura 30 - Lodo seco na superfície das lagoas Figura 31 - Efluente na superfície da lagoa
Com os dados coletados em campo e com a utilização de fórmulas matemáticas de
geometria e volumetria foi possível determinar o volume de lodo e de efluente das lagoas a
partir das profundidades médias de cada camada. Os taludes internos das lagoas possuem
54
inclinação de 1:2 (V:H). Ao se fazer um corte na sessão longitudinal ou transversal da lagoa
tem-se um trapézio isósceles. A Figura 32 demonstra suas dimensões geométricas do corte.
Figura 32 - Elementos geométricos de um trapézio isósceles resultante do corte longitudinal da lagoa
Onde,
B = comprimento da superfície;
m = indicador horizontal de talude;
h = altura;
b = comprimento do fundo.
Para determinar o comprimento ou largura no fundo (b) ou em qualquer outro ponto
(b’) em função da altura (h) ou (h’) utilizou-se a fórmula:
A partir dos valores de comprimento e largura da superfície e das camadas definidas
em função da altura (Figura 33), utilizou-se a fórmula de volumetria de tronco de pirâmide
para determinar o volume.
Figura 33 - Elementos geométricos de topo de pirâmide
[ ]
Onde,
A = comprimento da superfície (m);
B = largura da superfície (m);
a = comprimento do fundo ou da camada (m);
b = largura do fundo ou da camada (m)
h = altura (m)
55
Para determinação da área lateral dos taludes internos utilizou-se a relação:
Onde HS (comprimento lateral em metros) é determinado por:
√(
)
3.3 Avaliação da Qualidade do Lodo
3.3.1 Coleta das Amostras
Durante o teste de batimetria foi possível verificar uma camada intermediária de
efluente nas lagoas e, em algumas partes, foi possível constatar que este líquido estava
presente também na superfície. Portanto, foram coletadas amostras de efluente para
caracterizá-lo considerando as variáveis utilizadas na análise qualitativa do lodo.
As amostras de lodo e efluente foram coletados, nos pontos estabelecidos na Figura
27. Para esta coleta foi utilizado um tubo de PVC de esgoto de 40 mm, com um embolo
interno construído com um tubo de PVC de água de 20 mm e espuma fixada na extremidade
inferior (coletora), funcionando como pistão para através de vácuo, succionar a amostra para o
interior do tubo - Figuras 34 a 37. O tubo foi graduado na parte externa permitindo que se
fizesse coleta em três secções, gerando amostras do lodo de superfície, do efluente e do lodo
de fundo.
Figura 34 - Tubos para coleta Figura 35 - Construção do coletor
56
Figura 36 - Construção da sucção Figura 37 - Extremidade coletora
A Figura 38 demonstra a distribuição dos pontos de coleta em corte.
Figura 38 - Distribuição vertical dos pontos de coleta
Foram coletados 100 mL de amostra em cada ponto. Posteriormente, as mesmas foram
misturadas gerando seis amostras compostas de 900 mL (separadas por seção vertical e por
lagoa, ficando distribuídas da seguinte forma: (A1) amostra composta dos 9 pontos de coleta
do lodo de superfície da lagoa anaeróbia 1; (A2) amostra composta dos 9 pontos de coleta do
lodo de superfície da lagoa anaeróbia 2; (B1) amostra composta dos 9 pontos de coleta do
efluente presente na camada intermediária da lagoa anaeróbia 1; (B2) amostra composta dos 9
pontos de coleta do efluente presente na camada intermediária da lagoa anaeróbia 2; (C1)
amostra composta dos 9 pontos de coleta do lodo de fundo da lagoa anaeróbia 1 e (C2)
amostra composta dos 9 pontos de coleta do lodo de fundo da lagoa anaeróbia 2. A Figura 39
demonstra o lodo e efluente coletados da lagoa anaeróbia 1.
Por fim, as amostras foram acondicionadas e preservadas em frascos fornecidos pelo
laboratório contratado para realização dos testes - seguindo as recomendações da Norma
Técnica ABNT NBR 9898/1987 (Preservação e técnicas de amostragem de afluente líquidos e
corpos receptores), Figura 40.
57
Figura 39 - Recipientes utilizados para coleta Figura 40 - Frascos de acondicionamento das amostras
3.3.2 Métodos de Análises dos Parâmetros Físico Químicos
A determinação de Sólidos em Suspensão Totais (SST), Voláteis (SSV) e Fixos (SSF),
assim como o Potencial Hidrogeniônico (pH), a Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) e as
concentrações de Nitrogênio Total e Fósforo foram realizadas por métodos descritos nos
Standard Methods for the Examination of Water and Wastwater (22ª ed., 2012). A Tabela 6
resume os parâmetros analisados, as unidades dos resultados e os métodos de análises
aplicados.
Tabela 6 - Métodos das variáveis físico-químicas
Variável Unidade Método
SST mg/L Gravimétrico
SSV mg/L Gravimétrico
SSF mg/L Gravimétrico
pH - Potenciométrico
DBO mg/L de Dilução
N mg/L Volumetria
P mg/L Espectrofotometria
3.3.3 Métodos de Análise Microbiológica
A determinação de Coliformes Totais e Termotolerantes foi realizada de acordo com
métodos descritos nos Standard Methods for the Examination of Water and Wastwater (22ª
ed., 2012). As concentrações de Salmonellas spp e Ovos de Helmintos (Ovos viáveis de
Ascaris spp) foram determinadas conforme Normas Técnicas disponibilizadas pela CETESB:
Norma Técnica L5. 551/2013 - Ovos viáveis de Ascaris spp, determinação pela técnica de
centrífugo-flutuação em amostras de lodo de esgoto; Norma Técnica L5.218/1993 -
58
Salmonella spp - isolamento e identificação. A Tabela 7 resume as variáveis analisadas, a
unidades de resultado e os métodos aplicados.
Tabela 7 - Análise microbiológica
Variável Unidade Método
Coliformes Totais e Termotolerantes N.M.P. / g ST tubos múltiplos
Salmonellas spp N.M.P. / g ST tubos múltiplos
Ovos de Ascaris spp Ovos viáveis / g ST centrífugo flutuação
3.4 Avaliação das Condições Quali-Quantitativas do Lodo
Para determinação do teor de sólidos, de umidade e da densidade do lodo presente nas
amostras, foi utilizada metodologia proposta por METCALF & EDDY (1991) apud
SPERLING (2001). A relação entre o teor de sólidos secos e de umidade em um lodo foi
determinado pela equação:
A concentração de sólidos secos é obtido a partir do resultado da análise de Sólidos
em Suspensão Totais (SST) expresso em mg/L por meio da seguinte relação:
A densidade é obtida por meio das relações entre as concentrações de Sólidos em
Suspensão Totais, Voláteis e Fixos. A densidade das partículas de sólidos fixos situa-se em
torno de 2,5. Enquanto a densidade dos sólidos voláteis é próxima de 1,0. A densidade da
água é 1,0. A densidade do lodo (mistura água + sólidos) depende da distribuição relativa
entre estes três constituintes do lodo. A densidade pode ser aproximada por:
(
)
Por sua vez, a densidade do lodo (mistura sólidos + água) pode ser determinada por:
59
(
)
A fração de sólidos no lodo corresponde aos sólidos secos (SST), expressos em
decimais, ao passo que a fração de água no lodo corresponde à umidade, expressa também em
decimais.
A relação entre densidade e volume foi determinada conforme metodologia proposta
por METCALF & EDDY (1991) apud NUVOLARI, 2011. O volume de lodo pode ser
calculado por meio da expressão:
Considerando as concentrações em mg/L dos parâmetros de DBO e concentrações de
N e P pode-se determinar a carga em massa de cada constituinte a partir do volume (lodo ou
efluente) onde estão contidos. Utiliza-se a seguinte expressão para determinar:
Conhecendo o valor da massa lodo presente nas camadas do mesmo, determinada a
partir da concentração de sólidos secos (SST) e da densidade, relacionando-a com as cargas
de N e P presente nas camadas de lodo das lagoas determina-se a concentração de N e P em
percentual de sólidos secos (SST):
60
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Análise Quantitativa
4.1.1 Primeiro Teste Quantitativo do Lodo
A batimetria realizada em outubro de 2010 constatou que o lodo presente na Lagoa
Anaeróbia 1 estava dividido em duas camadas, uma na superfície medindo 0,5 m de altura e
uma no fundo medindo 1,29 m, representando 3.962,2 m³ de lodo na superfície e 7.857,3 m³
no fundo da lagoa, totalizando 11.819,5 m³. As profundidades médias encontradas durante o
teste estão ilustradas na Figura 41, as dimensões estão apresentadas em metros.
Figura 41 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 1 durante o primeiro teste de batimetria
Na Lagoa Anaeróbia 2 o lodo presente também estava dividido em duas camadas
durante o primeiro teste de batimetria. A camada de lodo de superfície era de 0,7 m
representando um volume de 5.689,6 m³ e a camada de fundo possuía 0,7 m representando
3.348,5 m³, portanto, o volume total de lodo presente na Lagoa Anaeróbia 1 durante o
primeiro teste era de 9.38,1 m³. A Figura 42 apresenta as dimensões médias das camadas da
Lagoa Anaeróbia 1.
Figura 42 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 2 durante o primeiro teste de batimetria
61
O lodo presente na Lagoa Facultativa estava localizado apenas no fundo e media 0,73
m representando um volume de 34.262,8 m³. A Figura 43 apresenta as dimensões das
camadas da Lagoa Facultativa durante o primeiro teste de batimetria.
Figura 43 – Representação das camadas da Lagoa Facultativa durante o primeiro teste de batimetria
Na Lagoa de Maturação, durante o primeiro teste, o lodo estava localizado apenas no
fundo e media 1,27 m representando um volume de 3.257,3 m³. A Figura 44 apresenta as
dimensões das camadas da Lagoa de Maturação.
Figura 44 – Representação das camadas da Lagoa de Maturação durante o primeiro teste de batimetria
4.1.2 Segundo Teste Quantitativo do Lodo
O segundo teste de batimetria foi realizado em janeiro de 2014 nas Lagoas Anaeróbias
1 e 2. A Lagoa Anaeróbia 1 apresentou uma camada de lodo de superfície medindo 0,85 m de
altura e uma camada de lodo de fundo de 2,02 m, separadas por uma camada de efluente
medindo 0,43 m. Representando 6.617,4 m³ de lodo na superfície e 12.848,8 m³ no fundo,
totalizando 19.466,3 m³. A Figura 45 apresenta as dimensões médias, em metro, das camadas
determinadas durante o segundo teste de batimetria.
62
Figura 45 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 1 durante o segundo teste de batimetria
Na Lagoa Anaeróbia 2 o lodo também estava disposto em duas camadas, uma de
superfície e uma de fundo, separadas por efluente. A camada de superfície media 0,9 m
representando 6.526,0 m³ enquanto a camada de fundo media 2,75 m representando 15.119,0
m³, totalizando 21.645,0 m³ de lodo. A Figura 46 apresenta as dimensões médias das camadas
determinadas no segundo teste de batimetria realizado na Lagoa Anaeróbia 2.
Figura 46 – Representação das camadas da Lagoa Anaeróbia 2 durante o segundo teste de batimetria
4.1.3 Consolidação da Quantificação do Lodo
O primeiro teste de batimetria possibilitou a determinação de um volume total de
58.377,7 m³ de lodo enquanto, o segundo teste demonstrou haver 41.113,3 m³. Observou-se
uma redução de 29,6% do volume de lodo em três anos e dois meses. Esta diferença
volumétrica pode ser justificada por uma má execução dos serviços de sucção de lodo das
lagoas facultativa e de maturação para as lagoas anaeróbias 1 e 2 durante a desativação do
sistema. Foi possível observar lodo sobre o solo nas áreas onde estavam instaladas as lagoas
63
facultativa e de maturação (Figuras 47 e 48), indicando a possibilidade de que nem todo o
lodo do sistema foi reunido nas lagoas anaeróbias 1 e 2.
Figura 47 – Lodo sobre o solo na área da Lagoa
Facultativa
Figura 48 – Lodo sobre o solo na área da Lagoa de
Maturação
Há a possibilidade de ter havido também uma redução volumétrica devido à
evaporação e infiltração da parte líquida do lodo representando uma diminuição da umidade,
porém, esta afirmação só poderia ser precisa se houvesse a realização da análise de Sólidos
em Suspensão Totais do lodo durante o primeiro teste de batimetria para comparação com
esta análise realizada durante o segundo teste. A diminuição da umidade representaria o
adensamento do lodo, processo preliminar importante para a disposição final do mesmo –
melhorando suas condições de manejo e transporte, reduzindo o volume e diminuindo a
produção de lixiviados quando da disposição no solo.
O volume total de efluente determinado pelo primeiro teste foi de 52.102,8 m³ e de
6.812,4 m³ para o segundo teste. Houve uma redução considerável do volume de efluente de
86,9%. Esta redução é justificada com o descarte de efluente tratado do sistema para o corpo
receptor durante a desativação do sistema. Ocorre também a infiltração de líquido no solo e
evaporação na superfície, o que representa também uma diminuição da umidade total do
sistema.
A diminuição do volume do lodo com a remoção da umidade, culminando nos
benefícios apresentados anteriormente, poderia ser otimizada com o desaguamento das
camadas de efluente das lagoas para o novo sistema de tratamento do complexo de indústrias
ou para o corpo receptor desde que observados os parâmetros determinados por legislação e
pela outorga de diluição de efluentes. A execução deste procedimento transformaria as lagoas
anaeróbias 1 e 2 em lagoas de secagem, acelerando os processos de adensamento e
64
desaguamento do lodo. Porém, se as condições atuais se mantiverem – existência de uma
camada de efluente entre o lodo de superfície e o de fundo, os processos serão retardados por
não haver uma superfície de contato (efluente – atmosfera) para promover a evaporação da
parte líquida.
4.2 Resultados das Análises Físico Químicas
Após a coleta, realizada em fevereiro de 2014, as amostras de lodo e efluente das
lagoas anaeróbias 1 e 2 foram enviadas para um laboratório contratado para determinar os
principais parâmetros físico-químicos. Os resultados obtidos relativos a lagoa anaeróbia 1
estão reunidos na Tabela 8.
Tabela 8 – Caracterização Físico Química da Lagoa Anaeróbia 1
Lagoa Anaeróbia 1
Variável Unidade Lodo de Superfície Lodo de Fundo Efluente
SST mg/L 27.337,0 23.125,0 12
SSV mg/L 12.257,0 9.944,0 25
SSF mg/L 15.080,0 13.181,0 188
pH - 7,4 7,4 7,4
DBO mg/L 108 102 48
N mg/L 327 366 372
P mg/L 20 20 0,2
Os resultados obtidos relativos a lagoa anaeróbia 2 estão reunidos na Tabela 9.
Tabela 9 – Caracterização Físico Química da Lagoa Anaeróbia 2
Lagoa Anaeróbia 2
Variável Unidade Lodo de Superfície Lodo de Fundo Efluente
SST mg/L 31.255,0 29.874,0 16,0
SSV mg/L 13.440,0 9.560,0 32,0
SSF mg/L 17.815,0 20.314,0 248,0
pH - 7,6 7,6 7,6
DBO mg/L 120,0 120,0 60,0
N mg/L 420,0 476,0 490,0
P mg/L 30 30 0,2
65
4.2.1 Avaliação das Condições do Lodo Considerando a Concentração de Sólidos
O lodo de superfície da lagoa anaeróbia 1 apresentou uma concentração de sólidos
secos de 2,73% (SST = 27.337,0 mg/L) e uma concentração de umidade de 97,27% ao passo
que o lodo de fundo apresentou uma concentração de sólidos secos de 2,31% (SST = 23.125,0
mg/L) e uma concentração de umidade de 97,69%. Na lagoa anaeróbia 2 o lodo de superfície
apresentou uma concentração de sólidos secos de 3,13% (SST = 31.255,0 mg/L) e uma
concentração de umidade de 96,87% enquanto o lodo de fundo apresentou uma concentração
de sólidos secos de 2,99% (SST = 29.874,0 mg/L) e uma concentração de umidade de
97,01%. Em ambas as lagoas foi possível observar uma concentração de sólidos secos maior
na superfície, justificada pela evaporação superficial. Conforme classificação apresentada por
Van Haandel e Lettinga (1994) apud Von Sperling (2001) o lodo presente nas lagoas pode ser
identificado como lodo fluido, com concentração de umidade entre 75 e 100%.
Com a relação SSV/SST foi determinada a fração orgânica dos sólidos no lodo bem
como o nível de digestão do lodo. Na lagoa anaeróbia ,1 o lodo de superfície apresentou uma
relação de SSV/SST de 45% e o lodo de fundo de 43%. Na lagoa anaeróbia 2 o lodo de
superfície apresentou uma fração de sólidos orgânicos de 43% em relação aos sólidos totais
ao passo que o lodo de fundo apresentou um teor de 32%. O lodo contido nas lagoas
apresentou-se como digerido segundo a classificação apresentada por VON SPERLING
(2001), relação SSV/SST abaixo de 65%.
Na lagoa anaeróbia 1 o lodo de superfície apresentou uma densidade de sólidos de
1,49 enquanto o lodo de fundo apresentou uma densidade de sólidos de 1,52. Na lagoa
anaeróbia 2 o lodo de superfície apresentou uma densidade de sólidos de 1,52 ao passo que o
lodo de fundo apresentou uma densidade de sólidos de 1,69. Respectivamente, a densidade do
lodo na lagoa anaeróbia 1 é de 1,009 para o lodo de superfície e 1,008 para o lodo de fundo e
na lagoa anaeróbia 2 é de 1,011 para o lodo de superfície e 1,012 para o lodo de fundo. Os
valores de densidade do lodo apresentaram-se bem próximos à densidade da água.
Para os volumes de lodo determinados no teste de batimetria temos que a massa de
Sólidos Secos (SST) é, respectivamente, na lagoa anaeróbia 1: 182,55 ton de lodo na
superfície, 299,5 ton de lodo no fundo, na lagoa anaeróbia 2: 206,17 ton de lodo na superfície
e 457,24 ton de lodo no fundo. A Tabela 10 resume os resultados da análise quali-quantitativa
do lodo.
66
Tabela 10 – Análise Quali-Quantitativa do lodo
Parâmetros Lagoa Anaeróbia 1 Lagoa Anaeróbia 2
Lodo Superfície Lodo Fundo Lodo Superfície Lodo Fundo
Conc. Sól. Secos 2,73% 2,31% 3,13% 2,99%
Conc. Média Sól. Secos 2,79%
Conc. Umidade 97,27% 97,69% 96,87% 97,01%
SSV/SST 44,8% 43,0% 43,0% 32,0%
SSF/SST 55,2% 57,0% 57,0% 68,0%
Densidade Sólidos 1,49 1,52 1,52 1,69
Densidade Lodo 1,009 1,008 1,011 1,012
Densidade média 1,010
Volume lodo, batimetria (m³) 6.617,4 12.848,8 6.526,0 15.119,0
Volume total de lodo (m³) 41.111,3
Massa de SST (ton) 1.158,45
4.2.2 Discussão dos Resultados das Análises Físico Químicas
Considerando a DBO de 48 mg/L na camada de efluente da lagoa anaeróbia 1 e seu
volume de 3.131,1 m³ serão destinados 150,3 Kg de DBO para o sistema enquanto na lagoa
anaeróbia 2 serão enviados 220,9 Kg de DBO (DBO = 60 mg/L e volume = 3.681,3 m³). Este
efluente também poderia ser destinado ao corpo receptor, respeitando a Resolução CONAMA
430 de 2011 que dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes.
Com relação a carga de nitrogênio total (N) e fósforo total (P) presente nas camadas de
lodo das lagoas, os resultados encontrados foram: 2.163,9 Kg de N e 132,3 Kg de P no lodo
de superfície da lagoa anaeróbia 1; 4.702,7 Kg de N e 257 Kg de P no lodo de fundo da lagoa
anaeróbia 1; 2.740,9 Kg de N e 195,8 Kg de P no lodo de superfície da lagoa anaeróbia 2;
1.814,3 Kg de N e 453,3 Kg de P no lodo de fundo da lagoa anaeróbia 2.
A Tabela 11 reúne os resultados de carga e concentração de N e P divididos de acordo
com as camadas de lodo das lagoas.
Tabela 11 – Carga e concentração de Nitrogênio e Fósforo no lodo das lagoas anaeróbias
Lagoa Anaeróbia 1 Lagoa Anaeróbia 2
Lodo Superfície Lodo Fundo Lodo Superfície Lodo Fundo
Volume (m³) 6617,43133 12848,82 6525,972 15119,04
Massa (ton) 182,552455 299,4976 206,17304 457,2393
N (mg/L) 327 366 420 476
Carga de N (kg) 2163,90005 4702,668 2740,9082 7196,664
Concentração de N (%) 1,19% 1,57% 1,33% 1,57%
P (mg/L) 20 20 30 30
Carga de P (Kg) 132,348627 256,9764 195,77916 453,5713
Concentração de P (%) 0,07% 0,09% 0,09% 0,10%
67
4.3 Resultados Microbiológicos
Junto com a coleta das amostras de lodo e efluente realizada em fevereiro de 2014 para
as análises físico químicas foram também realizadas as coletas para análises microbiológicas
e enviadas para o laboratório contratado. Os resultados microbiológicos fornecidos para a
lagoa anaeróbia 1 estão reunidos nas Tabelas 12.
Tabela 12 – Análises Microbiológicas da Lagoa Anaeróbia 1
Lagoa Anaeróbia 1
Variável Unidade Lodo de
Superfície
Lodo de
Fundo Efluente
Coliformes
Termotolerantes
N.M.P. / g SST lodo e
N.M.P / 100 mL para efluente 2,2 x 10
7 7,8 x 10
7 1,4 x 10
6
Salmonellas spp N.M.P. / g SST lodo e
N.M.P / 100 mL para efluente Ausente Ausente Ausente
Ovos de Ascaris
spp
Ovos viáveis / g SST lodo e
Ovos viáveis / 100 mL para efluente 1,2 2,1 0
Os resultados microbiológicos fornecidos para a lagoa anaeróbia 2 estão reunidos nas
Tabelas 13.
Tabela 13 – Análises Microbiológicas da Lagoa Anaeróbia 2
Lagoa Anaeróbia 2
Variável Unidade Lodo de
Superfície
Lodo de
Fundo Efluente
Coliformes
Termotolerantes
N.M.P. / g SST lodo e
N.M.P / 100 mL para efluente 3,4 x 10
6 6,1 x 10
7 1,4 x 10
6
Salmonellas spp N.M.P. / g SST lodo e
N.M.P / 100 mL para efluente Ausente Ausente Ausente
Ovos de Ascaris
spp
Ovos viáveis / g SST lodo e
Ovos viáveis / 100 mL para efluente 2,0 2,0 0
De acordo com a tabela 3 da Resolução CONAMA 375/2006 que define critérios e
procedimentos, para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de
esgoto sanitário e seus produtos derivados o lodo presente nas lagoas, no estado em que se
encontram com relação a sua qualidade microbiológica, não pode ser aplicado no solo para
uso agrícola justificando, portanto, a necessidade do desaguamento e secagem do lodo.
Posteriormente a estes procedimentos, após uma nova análise microbiológica, poderá ser
necessário a inertização microbiológica com a aplicação de produtos desinfetantes como a cal.
68
5. ESTIMATIVA PARA A REDUÇÃO DE VOLUME DE LODO
Aliado ao desaguamento proposto, pode-se reduzir consideravelmente o volume de lodo
presente nas lagoas com a evaporação da água englobando os processos de adensamento e
desaguamento. Reduzindo a concentração de umidade para 70% a redução do volume total de
lodo será de 90,7%, de 41.111,3 m³ para 3.823,0 m³. O tempo de secagem do lodo para um
teor de umidade de 70% será estimado por meio do balanço hídrico para lagoas de
estabilização apresentado por JORDÃO, 1995:
Onde:
Qp = Vazão de precipitação de chuvas no período considerado (m³/dia);
Qs = Vazão efluente da lagoa (m³/dia);
Qi = Vazão de infiltração no solo (m³/dia);
Qe = Vazão de evaporação no período considerado (m³/dia)
Como as lagoas estão desativadas, não recebendo mais contribuição de efluente, as
vazões Qa e Qs são nulas no período. Portando, a vazão de secagem do lodo será dada pela
expressão:
Onde:
Qsec = Vazão de secagem do lodo (m³/dia)
Cálculo da Vazão de Precipitação
A vazão de precipitação de chuvas depende do índice de pluviosidade relativo ao
período em que será realizada a operação. Recomenda-se que as operações de manejo e
secagem do lodo das lagoas sejam realizadas durante o período de estiagem, porém, devido à
quantidade de lodo espera-se que o processo se prolongará além deste período. Portanto,
considerou-se a média do índice de pluviosidade anual. A vazão de precipitação (Qp) é
determinada pelo produto do índice pluviométrico do período (tp) pela área superficial (As)
de cada lagoa.
69
O índice pluviométrico médio mensal foi obtido a partir estudos disponíveis no Banco
de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa do Instituto Nacional de Meteorologia –
INMET para a estação do 9º Distrito Meteorológico, localizado em Cuiabá, de janeiro de
1961 a janeiro de 2014, com resultado de 113,5 mm/mês. A área superficial da lagoa
anaeróbia 1 é de 9.120 m² enquanto a área da lagoa anaeróbia 2 é de 8.664 m². Portanto, as
vazões de precipitação serão:
Cálculo da Vazão de evaporação
Com o desaguamento estima-se uma redução de 80% das camadas de efluente de cada
lagoa, na lagoa anaeróbia 1 de 0,43 m para 0,09 m ficando a borda livre em 1,54 e a área de
superfície do lodo (ASL) em 7.852 m² (145,84 m x 53,84 m). Na lagoa anaeróbia 2 a camada
de efluente será reduzida de 0,55 m para 0,11 m ficando a borda livre em 1,77 m e a área de
superfície do lodo (ASL) em 7.234,4 m² (144,92 m x 49,92m).
A vazão de evaporação depende da taxa de evaporação da água presente no lodo, que
não é a mesma da água livre na natureza. A taxa de evaporação (te) utilizada para
dimensionamento da vazão de evaporação foi obtida segundo metodologia proposta por
SPERLING (em Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias, 2001). A taxa de
evaporação em uma determinada região é definida por:
Onde:
te = taxa de evaporação potencial do lodo (kg/m².dia);
Ke = 0,6 (fator de correção da evaporação da água livre com relação à água presente no lodo);
Ep = taxa de evaporação na água no local (cm/ano)
A taxa de evaporação da água na região de estudo é de 144,7 cm/ano, obtida a partir
de dados disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia – INMET para a estação
do 9º Distrito Meteorológico, localizado em Cuiabá, de 1961 a 1990. Estes dados foram
70
obtidos por um evaporímetro de Piche que mede a evaporação (em m ou mm) a partir de uma
superfície porosa, mantida permanentemente umedecida por água. A evaporação é calculada
por abaixamento do nível da água no tubo. Portanto, a taxa de evaporação potencial do lodo
para a área de estudo é de 2,4 kg de água / m².dia. De posse desta taxa e da área de superfície
do lodo (ASL) determina-se a vazão de evaporação pela expressão:
Portanto, considerando a densidade da água, as vazões de evaporação serão:
Cálculo da Vazão de Infiltração
A vazão de infiltração depende do coeficiente de infiltração do líquido no fundo das
lagoas e nos taludes laterais. Este varia em função da qualidade da impermeabilização
realizada e do material utilizado. Considerou-se como coeficiente de infiltração o valor
sugerido pela NBR 7.229 de 1993 (Projeto, construção e operação de sistemas de tanques
sépticos) de 10 L/m².dia para argilas compactadas (material utilizado conforme projeto
descritivo do sistema). A vazão de infiltração é determinada pelo produto do coeficiente de
infiltração (Coef. Inf) pela soma das áreas do fundo e dos taludes laterais em contato com
lodo (ALM):
A soma das áreas de fundo e taludes laterais em contato com lodo na lagoa anaeróbia
1, considerado o desaguamento do efluente, será igual a 7.386,6 m² enquanto esta na lagoa
anaeróbia 2 valerá 6.626,7 m². Portanto, as vazões de infiltração serão:
71
Cálculo da Vazão e Tempo de Secagem
Considerando, portanto, as vazões de evaporação, de infiltração e de precipitação, a
vazão de secagem de cada lagoa será:
O tempo de secagem (TS) é calculado pelo quociente do volume de água a ser
evaporada / infiltrada pela vazão de secagem. Com o desaguamento de 80% da camada de
água, proposto anteriormente, o volume resultante de lodo na lagoa anaeróbia 1 será de
25.099,9 m³ e na lagoa anaeróbia 2 29,619,4 m³. Considerando a concentração média de SST
do lodo em cada lagoa, 2,52% para a lagoa anaeróbia 1 e 3,06% para a lagoa anaeróbia 2 e a
densidade média do lodo, 1,009 para a lagoa anaeróbia 1 e 1,012 para a lagoa anaeróbia 2
tem-se que a lagoa anaeróbia 1 possuirá 638,7 ton de SST de lodo e a lagoa anaeróbia 2 915,8
ton de SST de lodo. Com a redução da umidade a 30% (concentração de SST elevada a 70%)
o volume de líquido a ser evaporado / infiltrado na lagoa anaeróbia 1 será 22.988,9 m³ e
26.601,7 m³ na lagoa anaeróbia 2. Portanto, o tempo de secagem em cada lagoa será:
72
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
Após o estudo quantitativo do lodo realizado em dois momentos, um antes e outro
após a desativação do sistema, e efetivação das análises físico-químicas pode-se chegar às
seguintes conclusões:
De outubro de 2010, data do primeiro teste de batimetria, até janeiro de 2014, data do
segundo teste, houve uma redução de 29,6% no volume de total de lodo, de 58.377,7 m³ para
41.113,3 m³. Parte desta redução atribui-se ao fato de que durante a operação de reunião de
todo o lodo do sistema nas lagoas anaeróbias parte deste não foi removido corretamente,
secando ao sol no fundo das lagoas a que faziam parte. Pode-se concluir também que durante
estes três anos e dois meses houve evaporação e infiltração da parte líquida, contribuindo para
diminuição do volume de lodo.
A concentração média de sólidos seco do lodo confinado é de 2,79% ao passo que a
umidade média vale 97,91%. Segundo classificação apresentada por Van Haandel e Lettinga
(1994) apud Von Sperling (2001) o lodo presente nas lagoas pode ser identificado como lodo
fluido, com concentração de umidade entre 75 e 100%. O ideal seria que lodo estivesse com
característica de torta semissólida onde a concentração de umidade varia de 65 a 75%.
A diminuição da umidade a uma concentração de 70% representaria uma redução de
90,7% no volume de lodo, reduzindo de 41.113,3 m³ para 3.823,0 m³. Esta redução pode
demorar aproximadamente 1 ano e 1 mês, considerada as condições locais de temperatura,
precipitação e características do solo para promover a evaporação e infiltração da parte líquida
contida nas lagoas.
Analisando a concentração de SSV relacionando com a concentração de SST do lodo
confinado pode-se observar que este se encontra estabilizado, tanto na lagoa anaeróbia 1
(SSV/SST = 45% no lodo de superfície e SSV/SST = 43% no lodo de fundo) quanto na lagoa
anaeróbia 2 (SSV/SST = 43% no lodo de superfície e SSV/SST = 32% no lodo de fundo).
Os valores encontrados de concentração de pH, variam de 7,4 (em todas as camadas da
lagoa anaeróbia 1) a 7,6 (em todas as camadas da lagoa anaeróbia 2). Segundo Von Sperling
(2001) estão dentro de uma faixa desejada em um tratamento anaeróbio, que deve variar de
6,7 a 8,0, onde os ácidos orgânicos estão em sua maioria em sua forma ionizada (não tóxica).
Para as variáveis de nutrientes foram determinadas as suas concentrações em
percentual de massa de SST. Nitrogênio e Fósforo variaram de 1,19% a 1,57% e de 0,07% a
0,1%, respectivamente. Segundo dados do Programa de Reciclagem Agrícola de Lodo da
SANEPAR apud Andreoli (1999) a concentração de Nitrogênio encontra-se acima dos
73
principais materiais utilizados para reposição natural de nutrientes no solo (esterco bovino =
0,3%, esterco equino = 0,44%, esterco ovino = 0,6% e esterco suíno = 0,6%) ao passo que a
concentração de Fósforo encontra-se abaixo (esterco bovino = 1,17%, esterco equino =
0,32%, esterco ovino = 0,3% e esterco suíno = 0,6%).
Com relação às análises microbiológicas analisadas, o lodo confinado apresentou uma
concentração de Coliformes Termotolerantes variando de 3,4 x 106 a 7,8 x 10
7 N.M.P. / g SST
lodo; Ovos viáveis de Helmintos (Ascaris spp) variando de 1,2 a 2,1 ovos viáveis / g SST
lodo e ausência de Salmonellas. A Resolução CONAMA 375/2006 define que para
enquadramento do lodo como tipo A o mesmo deve possuir concentração de até 1.000 N.M.P.
/ g SST lodo de Coliformes Termotolerantes, menos de 0,25 Ovos viáveis de Helmintos por
grama de SST e ausência de Salmonellas. Portanto, o lodo deve passar por processo de
higienização antes de ser utilizado como biossólido. Recomenda-se a aplicação de cal para
realizar esta inertização. Segundo a Resolução CONAMA 375/2006, caso apresente
caraterísticas do tipo A, o lodo depois de higienizado poderá ser utilizado na recuperação
ambiental do local onde estava instalado o sistema, desde que não seja introduzido na área de
preservação permanente do Rio Cuiabá.
Recomenda-se, por fim, que o lodo confinado continue sendo monitorado quanto às
variáveis físico-químicas de SST, SSV e SSF para determinação de sua umidade e densidade.
Um novo teste de batimetria deve ser realizado em março de 2015 para verificação da redução
volumétrica. Após a redução da umidade e volume deve-se realizar a dosagem de cal para que
ocorra a higienização do lodo. Antes da utilização como biossólido deverão ser analisadas as
variáveis microbiológicas para caracterização do lodo segundo a Resolução CONAMA
375/2006.
74
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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União, DF, 17 de março de 2005.
BRASIL. CONAMA Resolução nº 375, de 29 de agosto de 2006. Define critérios e
procedimentos, para o uso agrícola de lodos de agosto gerados em estações de tratamento de
esgoto sanitário e seus produtos derivados, e dá outras providências. Diário Oficial da União,
DF, 29 de agosto de 2006.
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padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução CONAMA nº 357 de
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