Atividade de Aula Síncrona

Você foi contratado pela prefeitura de Kandor para dimensionar o sistema de lodos ativados que será utilizado como tratamento secundário em uma ETE no bairro onde KalEl nasceu A ETE atende uma população de 50000 habitantes e recebe um esgoto doméstico com uma DBO5 afluente de 300 mgL Dados fornecidos pela contratante População atendida 50000 habitantes Vazão média de esgoto Q 150 Lhabitantedia DBO5 afluente S0 300 mgL DBO5 desejada no efluente Se 20 mgL Carga volumétrica aplicada ao reator Lc 06 kg DBOm³dia Relação de produção de lodo Y 06 kg SSTkg DBO removida Taxa de respiração endógena kd 005 dia¹ Tempo de detenção hidráulica θ 8 horas 033 dias Concentração de sólidos em suspensão no reator X 4000 mgL Eficiência do sistema 95 Seguindo as Normas Brasileiras vigentes estime Vazão diária de esgoto para a ETE Qd Carga de DBO afluente L0 Volume do reator V Área A e dimensões Produção de lodo Px Idade do lodo θc Massa de O2 requerida Faça um desenho do layout da ETE Tratamento de água e esgoto IPH 02050 Eng Ma Camila Fernanda Zorzo Prof Salatiel Wohlmuth da Silva TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO Os subprodutos sólidos gerados no tratamento de esgotos são Material gradeado grade Areia desarenador Escuma desarenador decantador primário e secundário lagoas de estabilização reator anaeróbio Lodo primário tanque séptico decantador primário Lodo secundário lodos ativados reatores aeróbios com biofilme lagoas de estabilização reatores anaeróbios Lodo químico sistemas com precipitação química TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO O lodo é caracterizado como resíduo semissólido e de natureza predominantemente orgânica gerado pelo processo de tratamento de efluentes O tratamento dos subprodutos sólidos gerados nas diversas unidades é uma etapa essencial do tratamento dos esgotos TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO A quantidade gerada de lodo de esgoto cresce proporcionalmente ao aumento dos serviços de coleta e tratamento de esgoto que por sua vez deve acompanhar o crescimento populacional Em média estimase que cada ser humano produza cerca de 120g de sólidos secos diários lançados nas redes de esgoto TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO Ao se planejar o gerenciamento do lodo os seguintes aspectos necessitam ser levados em conta Produção de lodo na fase líquida Descarte de lodo da fase líquida Descarte de lodo da fase sólida TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO O descarte do lodo é necessário nem sempre de forma contínua Sistemas de tratamento como lagoas facultativas permitem armazenar o lodo durante todo o período de operação Em reatores anaeróbios o descarte é apenas eventual Já em lodos ativados o descarte é contínuo ou bastante frequente TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO Pontos de geração de resíduos em uma ETA convencional Lodo dos Decantadores Água de Lavagem dos Filtros TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO Pontos de geração de resíduos em uma ETA convencional Lodo de decantador TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE LODO Pontos de geração de resíduos em uma ETA convencional LODO DE ETA Descarga de resíduos de ETA nos rios brasileiros LODO DE ETA Rede de Interação dos Impactos Ambientais gerados pelo lançamento in natura do lodo proveniente de ETA ETA Lodo Poluição das águas superficiais Aumento da Turbidez Matéria Orgânica Metais Al e Fe Degradação da qualidade ambiental O principal objetivo do tratamento do lodo é gerar um produto mais estável e com menor volume para facilitar seu manuseio e consequentemente reduzir os custos nos processos subsequentes Usualmente o tratamento do lodo após a sua geração inclui uma ou mais das seguintes etapas adensamento estabilização condicionamento desidratação e disposição final Por que tratar o lodo LEGISLAÇÃO Lei nº 1230510 Política Nacional de Resíduos Sólidos PNRS Resíduos sólidos são Materiais substâncias objeto resultantes de atividades humanas em sociedade cuja destinação final se procede se propõe proceder ou se está obrigado a proceder nos estados sólido ou semissólido bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos dágua ou exijam para isso soluções técnicas ou economicamente em fase da melhor tecnologia disponível NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 10004 Segunda edição 31052004 Válida a partir de 30112004 Resíduos sólidos Classificação Solid waste Classification ABNT NBR 10004 42 Classificação de resíduos Para os efeitos desta Norma os resíduos são classificados em a resíduos classe I Perigosos b resíduos classe II Não perigosos resíduos classe II A Não inertes resíduos classe II B Inertes 4221 Resíduos classe II A Não inertes Aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I Perigosos ou de resíduos classe II B Inertes nos termos desta Norma Os resíduos classe II A Não inertes podem ter propriedades tais como biodegradabilidade combustibilidade ou solubilidade em água 4222 Resíduos classe II B Inertes Quaisquer resíduos que quando amostrados de uma forma representativa segundo a ABNT NBR 10007 e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou desionizada à temperatura ambiente conforme ABNT NBR 10006 não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água excetuandose aspecto cor turbidez dureza e sabor conforme anexo G LEGISLAÇÃO Amplia as oportunidades de uso de lodos de esgoto em solos que após passar por processos de tratamento e beneficiamento passa a ser denominado de biossólido LEGISLAÇÃO Resolução nº 498 de 2020 LEGISLAÇÃO Resolução nº 498 de 2020 LEGISLAÇÃO Resolução nº 498 de 2020 LEGISLAÇÃO Resolução nº 498 de 2020 LODO DE ETA E ETE Constituição dos Lodos Água 995 a 97 Sólidos 05 a 3 produtos químicos do tratamento sólidos suspensos silte argila areia partículas coloidais matéria orgânica LODO DE ETA E ETE Constituição dos Lodos A umidade influi nas propriedades mecânicas do lodo influenciam o tipo de manuseio e de disposição final do lodo LODO DE ETA E ETE Constituição dos Lodos AWWA 1995 Lodo de ETA possui uma característica mais similar aos solos do que se comparado com o lodo de esgoto Teor de sólidos totais 1000 a 40000 mgL 01 a 4 75 a 90 sólidos suspensos 20 a 35 compostos voláteis LODO DE ETA E ETE httpwwwfinepgovbrprosablivrosprosabrealifinalpdf ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO Principais etapas do gerenciamento do lodo ADENSAMENTO ou ESPESSAMENTO remoção de umidade ESTABILIZAÇÃO remoção de MO CONDICIONAMENTO preparação para a desidratação DESAGUAMENTO ou DESIDRATAÇÃO remoção de umidade HIGIENIZAÇÃO remoção de organismos patogênicos DISPOSIÇÃO FINAL destinação final dos subprodutos ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO Quadro 53 Etapas do gerenciamento do lodo e principais processos utilizados ADENSAMENTO ESTABILIZAÇÃO CONDICIONAMENTO DESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL Adensamento por gravidade Flotação Centrífuga Filtro prensa de esteiras Digestão anaeróbia Digestão aeróbia Tratamento térmico Estabilização química Condicionamento químico Condicionamento térmico Leitos de secagem Lagoas de lodo Filtro prensa Centrífuga Filtro prensa de esteiras Filtro a vácuo Secagem térmica Adição de cal caleação Tratamento térmico Compostagem Oxidação úmida Outros radiação gama solarização etc Reciclagem agrícola Recuperação de áreas degradadas Landfarming disposição no solo Uso não agrícola fabric lajotas combustível etc Incineração Oxidação úmida Aterro sanitário ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO DO LODO FLUXOGRAMAS USUAIS FASE LÍQUIDA ADENSAMENTO DIGESTÃO DESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL TRATAMENTO PRIMÁRIO ADENSADOR GRAVIDADE DIGESTOR ANAERÓBIO LEITO DE SECAGEM DESIDRATAÇÃO MECANIZADA ADIÇÃO DE CAL APLICAÇÃO NO SOLO ATERRO SANITÁRIO LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO REATOR ANAERÓBIO LEITO DE SECAGEM DESIDRATAÇÃO MECANIZADA ADIÇÃO DE CAL APLICAÇÃO NO SOLO ATERRO SANITÁRIO ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO DO LODO FLUXOGRAMAS USUAIS FASE LÍQUIDA ADENSAMENTO DIGESTÃO DESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL LODOS ATIVADOS AERAÇÃO PROLONGADA ADENSADOR POR GRAVIDADE ADENSAMENTO MECANIZADO LEITO DE SECAGEM DESIDRATAÇÃO MECANIZADA ADIÇÃO DE CAL APLICAÇÃO NO SOLO APLICAÇÃO NO SOLO ATERRO SANITÁRIO ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO DO LODO FLUXOGRAMAS USUAIS FASE LÍQUIDA ADENSAMENTO DIGESTÃO DESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL REATOR AERÓBIO COM BIOFILME ADENSADOR GRAVIDADE ADENSAMENTO MECANIZADO DIGESTOR ANAERÓBIO DIGESTOR AERÓBIO LEITO DE SECAGEM DESIDRATAÇÃO MECANIZADA REUSO NÃO AGRÍCOLA ADIÇÃO DE CAL APLICAÇÃO NO SOLO APLICAÇÃO NO SOLO ATERRO SANITÁRIO INCINERAÇÃO ADENSAMENTO DO LODO É um processo físico de concentração de sólidos no lodo Reduz a umidade reduz o volume facilita as etapas subsequentes de tratamento do lodo ADENSAMENTO DO LODO Os principais processos utilizados são Adensadores por gravidade Flotadores por ar dissolvido Centrífugas Prensas desaguadoras Outros processos mecanizados utilizados para o desaguamento de lodos podem ser também adaptados para a realização do adensamento ADENSAMENTO DO LODO Estrutura similar ao de decantadores Usualmente de formato circular alimentação central saída do lodo pelo fundo saída do sobrenadante pela periferia Adensadores por gravidade ADENSAMENTO DO LODO Lodo adensado segue para a etapa seguinte normalmente digestão Sobrenadante é retornado para a entrada da ETE Adensadores por gravidade ADENSAMENTO DO LODO Utilização típica dos adensadores por gravidade Adensadores por gravidade Tipos de lodo Primário Frequentemente utilizado com ótimos resultados Lodo ativado Utilização menos frequente devido ao reduzido incremento no teor de sólidos Lodo misto lodo primário e lodo ativado Frequentemente utilizado Lodo misto lodo primário e lodo de reator aeróbio com biofilme Frequentemente utilizado ADENSAMENTO DO LODO Flotação por ar dissolvido Ar é introduzido em uma solução mantida em elevada pressão ar dissolvido Quando há uma despressurização o ar dissolvido é liberado na forma de pequenas bolhas Essa bolhas fluxo ascendente tendem a carrear as partículas de lodo para a superfície onde são removidas ADENSAMENTO DO LODO Utilização típica da flotação por ar dissolvido Tipos de lodo Lodo ativado Frequentemente utilizado com resultados bem superiores aos do adensamento por gravidade Lodo misto lodo primário e lodo ativado Utilização menos frequente já que os resultados são similares aos de adensadores por gravidade Flotação por ar dissolvido Em ETEs com remoção biológica de fósforo nas quais o lodo necessita permanecer em condições aeróbias para não liberar o fósforo na massa líquida a flotação por ar dissolvido alcança uma boa aplicabilidade ESTABILIZAÇÃO DO LODO Objetivo estabilizar a fração biodegradável da MO presente no lodo reduzindo o risco de putrefação e diminuindo a concentração de patógenos Os processos de estabilização podem ser divididos em ESTABILIZAÇÃO BIOLÓGICA utilização microrganismos para estabilização da MO ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA oxidação química da MO ESTABILIZAÇÃO TÉRMICA ação do calor sobre a fração volátil em recipiente hermeticamente fechados ESTABILIZAÇÃO DO LODO Estabilização biológica Estabilização química Estabilização térmica Digestão anaeróbia Digestão aeróbia Adição de produtos químicos Adição de calor ESTABILIZAÇÃO DO LODO Digestão anaeróbia principal processo de estabilização de lodos utilizado no Brasil Processo de compostagem comuns em usinas de tratamento de resíduos sólidos urbanos São encontrados também em ETEs de pequeno porte Digestão aeróbia ainda pouco difundida no país Utilização limitada a estabilização do excesso de lodo ativado de ETEs com remoção biológica de nutrientes Tratamento alcalino e secagem térmica também são utilizados para estabilização do lodo Quadro 57 Tecnologias de estabilização e métodos de disposição final Processo de tratamento Uso ou método de disposição final Digestão anaeróbia aeróbia Produz biossólido apto para ser utilizado com restrições na agricultura como condicionador de solo e fertilizante orgânico Usualmente seguido de desaguamento Necessita de póstratamento por higienização para utilização irrestrita na agricultura Tratamento químico alcalinização Utilizado na agricultura ou na cobertura diária de aterro sanitário Compostagem Produto tipo terra vegetal apropriado para utilização em viveiros horticultura e paisagismo Usualmente adotado após desaguamento do lodo Secagem térmica peletização Produto com elevado teor de sólidos significativa concentração de nitrogênio e livre de patógenos Indicado para uso irrestrito na agricultura DESAGUAMENTO DO LODO É realizado com o lodo digerido Por que realizar o desaguamento ou desidratação Redução do custo de transporte para o local de disposição final Melhoria nas condições de manejo do lodo já que o lodo desaguado é mais facilmente processado e transportado Aumento do poder calorífico do lodo redução da umidade como preparação para incineração Redução do volume para disposição em aterro sanitário ou reuso na agricultura Diminuição da produção de lixiviados quando disposto em aterro sanitário DESAGUAMENTO DO LODO Pode ser realizado por Processos naturais Leitos de secagem Processos mecanizados Centrífugas Prensas desaguadoras Filtros prensas DESAGUAMENTO DO LODO Pode ser realizado por Processos naturais Mecanismos de remoção de água evaporação e percolação Vantagens operacionalmente simples e baratos Desvantagens demanda tempo de exposição do lodo as condições que resultam no desaguamento demandam maiores áreas e volumes para instalação Mais utilizados em ETEs de pequeno porte DESAGUAMENTO DO LODO Pode ser realizado por Processos mecanizados Processos de filtração compactação ou centrifugação para acelerar o desaguamento Operação e manutenção unidades mais compactas e bem mais sofisticadas Mais utilizados em ETEs de médio e grande porte CONDICIONAMENTO DO LODO Para aumentar a aptidão ao desaguamento e a captura de sólidos os lodos podem ser submetidos a uma etapa de condicionamento prévio Condicionamento emprego de produtos químicos ou processos físicos Processos físicos aquecimento do lodo Produtos químicos coagulantes metálicos mais comuns utilizados Sulfato de alumínio Cloreto férrico Sulfato férrico Cal virgemhidratada CONDICIONAMENTO DO LODO Os produtos químicos aplicados favorecem a agregação das partículas de sólidos e a formação de flocos O condicionamento pode ser empregado também a montante de unidades de adensamento mecanizado DESAGUAMENTO DO LODO Processos naturais Leitos de secagem o Uma das técnicas mais antigas para separação sólidolíquido do lodo o Consiste em um tanque geralmente retangular com paredes de alvenaria ou concreto e fundo de concreto o Interior do tanque dispositivos para possibilitar a drenagem da água soleira drenante camada suporte e sistema de drenagem o Parte do líquido evapora e parte percola pela camada de areia e pela camada suporte DESAGUAMENTO DO LODO Processos naturais Leitos de secagem o O lodo desaguado fica retido na camada acima da areia DESAGUAMENTO DO LODO Processos naturais Leitos de secagem DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Centrífugas o É um processo de separação sólidolíquido forçada pela ação de uma força centrífuga o 1ª etapa clarificação as partículas sólidas que compõem o lodo sedimentam a uma velocidade muito superior ao que ocorreria sob ação da gravidade DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Centrífugas o 2ª etapa ocorre a compactação quando o lodo perde parte da água capilar sob ação prolongada da centrifugação o A torta é removida do processo após a última etapa do desaguamento o Pode ser utilizada para adensamento e desaguamento do lodo DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Centrífugas DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Filtro prensa o Equipamento que opera em batelada o Compreende as etapas de enchimento filtração e descarga da torta o O lodo líquido é bombeado a pressão aumenta no espaço entre as placas e força o lodo a passar através da tela filtrante torta o Os sólidos são retidos sobre o meio filtrante formando a torta DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Filtro prensa o Principais vantagens Torta com alta concentração de sólidos superior à dos outros equipamentos mecânicos Elevada captura de sólidos Qualidade do efluente líquido clarificado Baixo consumo de produtos químicos para condicionamento do lodo DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Filtro prensa o Principais desvantagens Custo de aquisição do equipamento Necessidade de substituição regular das telas de filtração DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Prensas desaguadoras o O processo pode ser dividido em 3 etapas o Zona de separação por peneiramento entrada da prensa onde o lodo é aplicado sobre a tela superior e a água percola sob ação da gravidade através dos furos existentes na tela DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Prensas desaguadoras o Zona de baixa pressão o restante da água livre é removido e o lodo suavemente comprimido entre as telas o Zona de alta pressão o lodo é comprimido com o objetivo de liberar a água intersticial o Ao final o lodo desaguado é removido através de raspadores DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Prensas desaguadoras o Vantagens Baixo custo de aquisição Consumo reduzido de energia elétrica DESAGUAMENTO DO LODO Processos mecanizados Prensas desaguadoras o Desvantagens Equipamento aberto emissão de aerossol Elevado nível de ruído Eventual emissão de odores desagradáveis Elevado número de rolamentos que exigem acompanhamento e substituição regulares HIGIENIZAÇÃO DE LODOS A higienização busca garantir um nível de patogenicidade que ao ser disposto no solo o lodo não cause riscos à população nem ao meio ambiente O tempo para conclusão da higienização depende do tipo de processo adotado pela unidade de gerenciamento e de sua eficiência variando de zero na secagem térmica a 3060 dias na caleação HIGIENIZAÇÃO DE LODOS Caleação Consiste em misturar cal virgem CaO em proporções que variam em função do peso seco do lodo Promove o aumento do pH numa reação exotérmica que inativa até 90 dos organismos patogênicos e acelera o processo de evaporação podendo atingir temperaturas de até 80ºC HIGIENIZAÇÃO DE LODOS Compostagem É um processo aeróbio de decomposição da MO em condições controladas de temperatura umidade oxigênio e nutrientes A inativação dos microrganismos patogênicos ocorre principalmente por via térmica temperaturas atingem valores entre 55 e 65 ºC Resulta em um produto suficientemente estabilizado que pode ser considerado como um enriquecedor do solo fertilizante POSSIBILIDADES PARA DESTINAÇÃO DO LODO LODO GERADO Reuso em industrias Agricultura Incineração Aterro sanitário DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Disposição em aterro sanitário Os aterros sanitários que recebem estes tipos de lodos devem estar de acordo com as especificações estabelecidas pela Política Nacional de Resíduos Sólidos PNRS de 2010 Nos aterros o lodo é acondicionado no solo em função das suas características físicoquímicas Para saber em qual classe o lodo gerado está enquadrado devem ser realizadas obrigatoriamente análises físicoquímicas DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Incineração É uma alternativa muito viável tecnicamente pois não exige tratamento prévio biológico ou químico e provoca uma grande redução do volume 95 Neste processo o lodo biológico é queimado a 1200C e não é necessário um combustível para o processo já que o próprio lodo é usado como combustível devido a presença de matéria orgânica em abundância Desvantagens alto custo geração de gases poluentes necessidade de gerenciamento das cinzas formadas após o processo DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Incineração DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Digestores Condicionamento do lodo em digestores aeróbios eou anaeróbios O lodo sofre uma redução no seu volume inicial gerando subprodutos como o biogás que podem ser reaproveitados na própria ETE geração de energia a partir do biogás Redução do volume de lodo menores custos com o transporte para os aterros sanitários ou incineradores DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Digestor anaeróbio DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Aplicação na agricultura O lodo da ETA e ETE pode se tornar matériaprima de um substrato para plantas e de um condicionador de solo Recuperação de solos erodidos e empobrecidos Uso em solos agrícolas presença de nutrientes N e P Diversos estudos no Brasil comprovaram a eficácia do uso agrícola de lodo de esgoto possível presença de poluentes como metais pesados patógenos e compostos orgânicos persistentes são fatores que podem provocar impactos ambientais negativos DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO Aplicação na construção civil Diversos estudos e aplicações foram feitos em relação ao uso de lodo de ETEs e ETAs na construção civil Dentre as diversas possibilidades de uso atualmente destacamse a fabricação de tijolos e cimento Um exemplo é a utilização do lodo de ETA em indústrias de cerâmica pois geralmente o lodo apresenta algumas características físicas e mineralógicas compatíveis com as matériasprimas utilizadas neste tipo de indústria