Anteprojeto de unidades de tratamento de rejeitos de ETA com bolsas geotêxteis

Pode-se afirmar que o esforço de implantar unidades para o tratamento de rejeitos de ETAs é recente. O artigo a seguir destaca a elaboração de projetos de unidades de tratamento de resíduos para duas estações, ambas de pequeno porte. Nas duas, as bolsas de geotêxtil foram escolhidas como processo destinado à desidratação e acondicionamento provisório do lodo gerado.


Marcos Rocha Vianna, diretor da Bloom Consultoria e Treinamento; Bernardo Ornelas Ferreira, eng. ambiental; e José Caetano Moreira Filho, eng. da Copasa

Data: 01/12/2016

Edição: Hydro Dezembro 2016 - Ano XI - No 122

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A legislação ambiental brasileira referente ao lançamento de efluentes de ETAs estações de tratamento de água em corpos d’água de superfície torna necessário implantar unidades capazes de tratar adequadamente esses efluentes. Elas são denominadas UTRs – unidades de tratamento de resíduos, que adensam e, posteriormente, desidratam o lodo resultante, separando da água grande parte dos sólidos em suspensão. A água pode ser reaproveitada ou lançada em corpo receptor.

Pode-se afirmar que o esforço de se dotar ETAs de unidades para o tratamento de seus rejeitos é recente. Embora estudos em nível nacional sobre esse tema datem da década de 1990, somente agora eles passaram a constituir assunto mais frequente em encontros técnico-científicos. Em especial, Achon [1] tem se destacado à investigação detalhada do lodo e das instalações de tratamento existentes no Brasil.

O destino final do lodo desidratado ainda constitui uma incógnita. Seu aterro parece ser o caminho natural, desde que executado levando em conta as peculiaridades referentes a cada lodo em particular.

O presente artigo destaca a elaboração de projetos de UTRs para duas ETAs mineiras, ambas de pequeno porte. Nas duas, as bolsas de geotêxtil foram escolhidas como processo destinado à desidratação e acondicionamento provisório do lodo gerado.

Casos estudados

Fig. 1 – ETA Q = 15 L/s, de ferrocimento: layout (planta) e arranjo da UTR (perspectiva)

A primeira ETA estudada destina-se a tratar a vazão de 15 L/s e é construída de ferrocimento. Essa peculiar tecnologia construtiva vem sendo utilizada com sucesso em pequenas cidades, embora uma delas seja capaz de tratar até 150 L/s. Seu floculador é hidráulico, do tipo de chicanas verticais dispostas ao redor do decantador. Trata-se de um modelo do tipo clássico, cilíndrico, com entrada pelo centro e calha coletora instalada em seu perímetro. Os cinco filtros têm corpo cilíndrico, meio filtrante duplo e estão dispostos de forma a constituir um sistema de taxa declinante variável, autolavável. A água que alimenta o floculador provém de um medidor Parshall, que funciona também como unidade de mistura rápida (figura 1, planta à esq.)

Por força de decisão judicial, a ETA não poderá mais produzir efluente líquido. Sua unidade de tratamento de rejeitos será composta das seguintes unidades (figura 2): adensador; reservatório de recirculação; elevatória de recirculação; casa de bombas e dosagem de polímero; bolsas de geotêxtil para desaguamento do lodo. Toda a água clarificada originária dos adensadores, mais a parcela desaguada pelas bolsas de geotêxtil, será reconduzida à chegada de água bruta.

A UTR compõe-se de (figura 1): adensador; reservatório de recirculação; elevatória de recirculação; casa de bombas e dosagem de polímero; bolsas de geotêxtil para desaguamento do lodo.

Fig. 2 – ETA Q = 32 L/s, pré-fabricada em PRFV: foto e arranjo da UTR (perspectiva)

A segunda ETA estudada é uma unidade pré-fabricada, construída de PRFV – resina de poliéster reforçada com fibra de vidro. Destina-se a tratar a vazão de 32 L/s. O floculador é hidráulico, do tipo de bandejas perfuradas instaladas em tanques cilíndricos. O decantador é do tipo tubular, prismático, com entrada sob os módulos e calhas coletoras instaladas sobre os módulos. Os cinco filtros têm corpo cilíndrico e meio filtrante duplo, estando dispostos de forma a constituir um sistema de taxa declinante variável, autolavável. A água que alimenta o floculador provém de um medidor Parshall, que funciona também como unidade de mistura rápida.

Como no caso anterior, por força de decisão judicial, a ETA não poderá mais produzir efluente líquido. Sua unidade de tratamento de rejeitos (UTR) terá a mesma sequência de unidades enumeradas para a ETA anterior (fi gura 2). Toda a água clarificada será reconduzida à chegada de água bruta.

Abordagem dos problemas

A urgência em atender às decisões judiciais impossibilitou a realização dos desejáveis ensaios de tratamento de lodo. Assim sendo, os autores viram-se obrigados a recorrer às suas experiências pessoais para estabelecer os parâmetros destinados à estimativa do total de sólidos produzidos pelas ETAs e para o dimensionamento das bolsas de geotêxtil.

Casos semelhantes, no que diz respeito à necessidade urgente de pré-dimensionar unidades de tratamento de resíduos de ETA, levam à necessidade de se contar com regras práticas para esse fim.

Este trabalho apresenta duas dessas regras, adotadas pelos autores no projeto das UTRs descritas. Eles as vêm utilizando em casos semelhantes, sempre que a ausência de dados operacionais e a impossibilidade de realização de ensaios não permitem a obtenção de parâmetros específicos.

Estimativa da produção média de sólidos secos

Para as condições de qualidade de água bruta prevalecente em sistemas de abastecimento de água de pequeno porte, tem sido razoável admitir que cada litro por segundo tratado produza diariamente, em média, cerca de 13 kg de sólidos secos totais.

Para efeito de verificação da aplicabilidade dessa regra prática, considere-se os seguintes dados médios, referentes à qualidade da água bruta afluente à estação de tratamento de água: turbidez: 100 UT; cor aparente: 50 UT; mais os dados a seguir, referentes à dosagem de produtos químicos: sulfato de alumínio = cal hidratada: 20 mg/L. A partir deles pode-se construir a tabela I, que apresenta a estimativa da produção média de sólidos secos, segundo diversos autores. Observa-se que tais estimativas encontram-se ao redor do valor de 13 kg adotado pelos autores deste artigo.

Estimativa do teor de sólidos totais no lodo desidratado em bolsas de geotêxteis

Tem sido comum admitir que esse teor atinge valores entre 25% e 30%. Para efeito de estimativas preliminares, os autores admitem que ele atinja 28%.

Face à impossibilidade de proceder a ensaios utilizando os resíduos produzidos nas duas ETA descritas, foram ensaiados os resíduos produzidos por uma ETA de grande porte, dotada de floculadores mecanizados, decantadores turbulentos de fluxo horizontal e filtros rápidos de gravidade, de fluxo descendente e camada filtrante simples de areia. Eles são dotados de sistema auxiliar para lavagem superficial da camada filtrante. A tabela II resume os resultados obtidos dos principais ensaios realizados em laboratório.

Destaca-se que os referidos ensaios de filtração foram realizados em cone de geotêxtil, utilizando a metodologia descrita por Miratech [2] e Lawson [3], que constitui um modo simples e rápido de se determinar a eficiência de filtração e a qualidade do filtrado obtido.

Em sua realização, foram utilizados corpos de prova de geotêxtil com 30 cm de diâmetro, dobrados em forma de cone, mais um bequer para coleta de filtrado. O volume de cada amostra ensaiada foi de 1 litro.

Os ensaios para determinação do teor de sólidos foram realizados com base no método gravimétrico para sólidos totais, modificado para lodos e sedimentos de acordo com a NBR 10.664 [4].

Conclusões

A partir do exposto, pode-se concluir que:

Essas regras práticas foram aplicadas ao projeto das UTRs das ETAs contempladas neste trabalho. Os valores obtidos são apresentados a seguir:

ETA 1

Tomando por base uma bolsa de geotêxtil com capacidade para 90 metros cúbicos de lodo, ela será suficiente para 129 dias de produção. Como haverá área suficiente para duas bolsas, o sistema funcionará durante 258 dias, equivalentes, portanto, a pouco menos de nove meses.

ETA 2

Tomando por base uma bolsa de geotêxtil com capacidade para 90 metros cúbicos de lodo, ela será suficiente para 60 dias de produção. Como haverá área suficiente para duas bolsas, o sistema funcionará durante 120 dias.

Referências

  1. Achon, C. Laguna et al: Geração e destinação de lodos de estações de tratamento de água na sub-bacia do rio Piracicaba. Silubesa. Belo Horizonte, 2012.
  2. Miratech, Ten Cate Nicolon: Geotube. Dewatering Technology. Versão 5.2.Seção: Aplicações: Mining & Mineral Processing. EUA, 2005.
  3. Lawson, C.R: Geotextile containment for hydraulic and environmental engineering. International Conference on Geosynthetics. Japan, 2006.
  4. ABNT (1989): NBR 10.664. Determinação de resíduos (sólidos) – Método gravimétrico. Rio de Janeiro, Brasil.
  5. Soares, Lucimar V.: Resíduos de estações de tratamento de água (ETA): quantificação de lodo na estação de tratamento de água do sistema Rio Manso. Escola de Engenharia da UFMG. 2008.