LODO DE ESGOTO x USO AGRICOLA

LODO DE ESGOTO x USO AGRICOLA

O lodo orgânico é o principal subproduto do tratamento de esgotos, e contem produtos que foi utilizado pela população nas áreas abrangidas pela rede coletora de esgoto.

Portanto a sua constituição e a produção de lodo proveniente do esgoto podem atingir valores muito altos, sendo necessário buscar soluções para o tratamento correto destes resíduos, e suas possíveis aplicações no ambiente. Alguns projetos de estações de tratamento simplesmente ignoram a forma de destino desse material, que acaba se tornando uma situação gerenciada de forma emergencial por parte dos operadores, com altos custos financeiros e ambientais, comprometendo os benefícios de todo o sistema de coleta e tratamento de esgotos.

Mais de 90% de todo lodo produzido no mundo tem sua disposição final por meio de dois processos principais:

1. Disposição em aterros sanitários e

2. Uso agrícola.

Outros métodos conhecidos são a de disposição oceânica, a disposição superficial e a incineração, sendo que estes não são mais utilizados na atualidade.

• O método de Incineração utiliza a decomposição térmica via oxidação, tornando o resíduo menos volumoso, menos toxico, ou convertendo-o em gases ou resíduos incombustíveis. É uma alternativa utilizada nos Estados Unidos, Europa e Japão, porem no Canadá esta ocorrendo um processo de desativação dos incineradores, visto que a população tem se manifestado contra esta técnica, incentivando processos mais ecológicos.
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• A disposição oceânica representa cerca de 6% dos biossólidos produzidos nos Estados Unidos e na Europa, sendo que atualmente vem sendo substituída pelo uso agrícola. A pratica foi proibida nos Estados Unidos e desde o ano de 1992 não é mais utilizada e provavelmente no futuro bem próximo não haverá mais a disposição oceânica de lodos.
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• A disposição superficial com o espalhamento do lodo em grandes áreas, para que ocorra sua oxidação, gera problemas ambientais relacionados ao odor, presença de vetores, à lixiviação e a contaminação do lençol freático.
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• A disposição em aterros sanitários depende da localização em áreas próximas aos centros urbanos onde o lodo é produzido, sendo que o terreno deve ter características especiais de impermeabilização, e condições geomorfológicas.

E finalmente a disposição com uso agrícola, valorizando os solos com a aplicação de lodos de ETEs devidamente tratados constituindo uma forma de descarte ambientalmente adequada deste resíduo, sendo usado para recuperação de solos com possibilidades de retorno econômico positivo para a atividade agrícola. O material orgânico presente nesses resíduos aumenta a resistência dos solos à erosão, atuando como excelente fonte de nutrientes, principalmente de nitrogênio e fósforo pois este biossólido contem matéria orgânica, e micronutrientes que exercem um papel fundamental na produção agrícola e na manutenção da fertilidade do solo, melhorando a capacidade de armazenamento e de infiltração de água no solo, aumentando a resistência dos agregados e reduzindo a erosão.

Esta alternativa possui um grande beneficio, pois transforma um resíduo em um insumo agrícola, capaz de fornecer matéria orgânica e nutriente ao solo; assim como reduz os efeitos adversos à saúde causados pela incineração, diminuindo a dependência de fertilizantes químicos, e melhorando as condições para o balanço do CO2 pelo incremento da matéria orgânica no solo. Porém para que esta aplicação seja segura os biossólidos necessitam passar por processos de redução de patógenos e de atratividade de vetores, o que implica em um tratamento adequado para esta finalidade.

Ou seja, enquanto os efluentes das estações de tratamento de esgoto já se apresentam devidamente tratados, podendo ser lançado nos corpos d águas, os sólidos provenientes dos esgotos (lodo) necessitam de uma etapa posterior de tratamento para sua disposição no solo, este processo de tratamento é denominado de higienização do lodo, que ocorre a partir da remoção ou inativação dos microrganismos patogênicos por mecanismos físicos - químicos e/ou biológicos.

Os principais sistemas de higienização do lodo são:

1. Caleação

2. Temperatura e

3. Compostagem

Dentre estas alternativas a utilização da energia solar para higienização e secagem do lodo apresenta-se como promissora em Mato Grosso, sendo mais que suficiente para promover uma temperatura de 55 a 70oC por mais de 1h no lodo.

                                                                                          leito de secagem

                                                         Lodo pré higeinizado por temperatura

 

Como tratamento complementar pode ser utilizado a Caleação (CaO) que é um processo barato, de fácil aplicabilidade e bastante eficiente, gerando um produto alcalino, de alta reatividade, em condições de corrigir a acidez do solo.

A caleação do lodo é um processo de higienização que consiste na mistura de cal virgem (CaO) ao lodo em proporções que variam de 30% a 50% em função do peso seco do lodo. A cal em contato com a água do lodo resulta em uma reação exotérmica. Os fatores que intervêm no processo de desinfecção são a alteração da temperatura, a mudança do pH e a ação da amônia resultante de reações ocasionadas pelo aumento de temperatura e pH.

A calagem inviabiliza os ovos de helmintos sendo que os ovos remanescentes não apresentam viabilidade biológica, portanto, não apresentam potencial efetivo. Alem de que adicionalmente, a cal minimiza odores gerados por lodos de esgoto, promovendo uma maior estabilização dos processos biológicos.

Com um destino mais nobre, o resíduo além de ajudar o produtor na economia de fertilizantes, aumenta a produtividade

TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

A degradação biológica da matéria orgânica, presente nos esgotos, é um dos processos mais econômicos utilizados nas plantas de tratamento, pois esta degradação ocorre pela ação de agentes biológicos como as bactérias, protozoários e algas.

A degradação pode ocorrer em meio aeróbico (Com presença de oxigênio), e anaeróbico (com ausência de oxigênio), sendo que no primeiro caso, ou seja, degradação aeróbica, é uma solução mais utilizada nos países desenvolvidos, pois a aeração requerida para fornecer oxigênio aos microrganismos aeróbios requer grandes quantidades de energia elétrica, além de produzir significativas quantidades de CO2.

                                                                                      Difusor de Borbulhas

                                                                                        Operação de Difusores

 

                                                         Aeradores de Superficie em Sistemas de Lodos Ativados

Em condições aeróbias a matéria orgânica é convertida a gás carbônico, água e biomassa. A energia potencial presente nos resíduos termina na biomassa (lodo) cuja produção se torna um grande problema. No tratamento de esgotos, por exemplo, a disposição do lodo produzido é o fator de maior custo que também requer grandes quantidades de energia.

No processo de degradação anaeróbia (sem a presença de oxigênio), a matéria orgânica é transformada em gás carbônico, metano, água e biomassa (Lodo). Sendo que a produção de biomassa é significativamente menor quando comparada aos processos aeróbios pois a taxa de crescimento dos microrganismos anaeróbios é baixa, sendo que a energia potencial do resíduo vai em parte para a biomassa e parte para o metano.

Com estas considerações, acrescidas de que o processo anaeróbico, resulta em:

• Baixa produção de lodo, cerca de 5 a 10 vezes inferior a que ocorre nos processos aeróbios;

• Não há consumo de energia elétrica, uma vez que dispensa o uso de bombas e aeradores.;

• Baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação;

• Possibilidade de preservação da biomassa (colônia de bactérias anaeróbias), sem alimentação do reator, por vários meses, ou seja, a colônia de bactérias entra em um estágio de endogenia, sendo reativada a partir de novas contribuições. (Situação contrária é encontrada nos processos aeróbicos, no qual as bactérias morrem e o sistema entra em colapso quando não há mais oxigenação.)

É que descartamos o uso da energia na produção de ar que deve ser insuflado no lodo, devido ao elevado custo operacional, e selecionamos como opção o método de tratamento anaeróbico, sendo que o mais popular é aquele que se processa nos reatores, baseado no princípio de separação das fases sólida, líquida e gasosa, fazendo com que o lodo se acumule e seja mantido no tanque de tratamento com tempos de residência celular bastante superiores aos tempos de residência hidráulica, ou seja o esgoto flui pelo manto de lodo e é digerido.

No reator anaeróbico, o esgoto é distribuído uniformemente pelo fundo do mesmo, forçando assim a passagem pelo manto de lodo estabilizado, rico em bactérias anaeróbias, e famintas, que degradam o esgoto fresco, produzindo um efluente tratado que é recolhido em canaletas no topo do reator. Os sólidos se acumulam no fundo e o gás, contendo como principal componente o metano, é encaminhado para queima. O excesso de lodo é encaminhado para secagem e pode ser disposto em aterro sanitário ou passar por adequação para ser aproveitado como bio-fertilizante.

Esquema de Funcionamento de um Reator Anaeróbico

                                                                                                                     Lodo em fase de desidratação

É obvio porém que por ser o mais barato, o tratamento com reatores anaeróbios tem uma limitação quanto à eficiência de tratamento, sendo necessário um tratamento complementar ou pós-tratamento, que pode ser de diversos tipos. Porém a tecnologia de tratamento complementar de preferência deve seguir a mesma linha de não ser um processo potencial consumidor de energia e sim uma tecnologia que busque a conservação de energia. Sendo que um dos processos que um dos melhores resultados, é a combinação de Reatores Anaeróbios de Lodo Fluidizado (Ralf) com Filtros Biológicos Aeróbios Convencionas (FBA). Sua eficiência em remoção de DQO (demanda química de oxigênio) é em torno de 75% e de DBO (demanda bioquímica de oxigênio) é de 80%. A construção de um RALF representa baixo custo por habitante servido, uma solução bem mais econômica inclusive no que diz respeito a sua manutenção.

                                                                                                                 Reator Anaeróbico em operação

ESPUMA X ESCUMA

ESCUMA X ESPUMA

O que é escuma?

Diversas são as definições para a escuma em processos de tratamento de águas residuárias, de uma maneira geral, trata-se de uma camada de materiais que flutuam superficialmente nos reatores.

Uma grossa camada de escuma pode ser constituída por compostos de difícil degradação, as gorduras, além de outras matérias flutuantes. Assim, essas referências motivam a idéia inicial de que escuma seja essencialmente uma camada de óleos, graxas e gorduras provindos do afluente que por serem de difícil degradação, pouco densos e insolúveis em água, se acumulam numa camada de topo na unidade de tratamento.

Talvez uma das definições mais extensas, mas nem por isso a mais completa, é, resumidamente, a de que a escuma pode conter gordura, óleos, ceras, sabões, restos de comida, cascas de frutas e vegetais, cabelos, papel e algodão, pontas de cigarros, plásticos, partículas de areia e materiais similares, apresentando massa específica menor que 1,0.

Ou, escuma é uma mistura de cabelos de animais, partículas de pele, palhas de leitos de animais, penas, fibras e qualquer coisa que flutue.

Ou ainda, é uma camada gelatinosa espessa, extremamente pegajosa e oleosa, coberta com uma fina crosta, contendo ainda pedaços de partículas grosseiras, lodo granular morto e outras partículas mais finas.

Portanto, a constituição da escuma parece depender fundamentalmente do tipo de água residuária a ser tratada e do tipo de reator de tratamento.

Resumindo: escuma, no contexto de reatores de tratamento de águas residuárias, é um subproduto de processo que se acumula na superfície dos tanques em geral. Potencialmente se constitui de materiais diversos, sendo, conseqüentemente, bastante heterogênea.

Escuma x Espuma

Recorrendo-se ao conceito vernáculo, é encontrado que espuma é sinônimo para escuma. Seja pela questão lingüística, ou mesmo em virtude da semelhante característica de ser flutuante, ou menos densa do que a água, o termo escuma e espuma são freqüentemente usados indistintamente. De fato, há relações, mas também diferenciações entre escuma e espuma que precisam ser desanuviadas para que os dois fenômenos tenham gestões adequadas.

Muito embora ambas, escuma e espuma, se constituam em possíveis problemas para a operação de reatores anaeróbios, a incidência e solução desses distintos problemas são também diferenciadas. Moen (2003) afirma que aos compostos de óleos e graxas, os quais segundo ele próprio são precursores da escuma, podem aderir bolhas de gás causando a formação de uma camada densa de espuma. Por outro lado, Gerard (2003) relata que a escuma pode conter bolhas de gás aderidas. Para Cook e Boening (1987), uma diferenciação entre espuma e escuma é que a primeira sempre tem bolhas de gás aderidas, porém a escuma pode não ter gases associados com sua formação. Nesse sentido, óleos e graxas, bolhas de gás e microrganismos não parecem ser elementos distintivos para as ocorrências de escuma e espuma. Assim sendo, a elucidação da diferença entre escuma e espuma deve passar, inicialmente, por uma compreensão dos fenômenos envolvidos na formação e acumulação de cada uma.

Espumação

São considerados pré-requisitos para formação de espuma em reatores: presença de bolhas de gás e material hidrofóbico combinados com substâncias surfactantes, isto é, aquelas que têm a propriedade de diminuir a tensão superficial da água (FOOT e ROBINSON, 2003, BARBER 2005).

Depreende-se, portanto, que a espuma, biológica e estável, forma-se quando há o encontro de bolhas de gás e células hidrofóbicas na superfície de um líquido com tensão superficial diminuída pela ação de surfactantes ou biosurfactantes, os quais são surfactantes produzidos pelos microrganismos.

São eventos que causam as ocorrências evidenciadas de espuma em digestores anaeróbios:

• Instabilidade metabólica em situações de partida do reator ou mesmo em condições de má mistura, aumento da alcalinidade dentro do digestor, fatores que intensificam o efeito surfactante;

• Lodo de alimentação do digestor com elevada proporção de bactérias filamentosas, promovendo acúmulo de hidrofóbicos;

• Mistura do digestor com recirculação de gás em lugar da mistura mecânica, gerando acréscimo das bolhas de gás.

Problemas relacionados com acumulação de espuma em reatores anaeróbios,

• Perda de capacidade volumétrica,

• Entupimento das tubulações de coleta de gás devido à aderência de sólidos da espuma,

• Perda de geração de energia elétrica a partir de menos biogás conseguido,

• Extravasamento de espuma no reator gerando maus odores, bloqueio de dispositivos de mistura a gás,

• Inversão do perfil de sólidos, cobrimento de bomba de recirculação de lodo, entre outros

Produção de escuma

A escuma, em seu processo de formação, prescinde de surfactantes, pois, o aprisionamento de bolhas de gás, em excesso motivado pelos agentes superfície ativa, pode ocorrer em um menor grau ou mesmo não se verificar sem que isto seja determinante na produção da camada de materiais flutuantes. No entanto, se houver quantidade significativa de surfactantes na massa líquida, materiais que formariam a escuma, por surgir flutuando na superfície, passam a agir estabilizando a espuma se estiverem enevoados de gases.

Nesse sentido, em situação de concentração reduzida de surfactantes, os materiais de massa específica menor que a da água (óleos, graxas, gorduras, materiais vegetais particulados, cabelos, borrachas, entre outros), apresentando uma tendência natural de flutuar e sendo de biodegradação mais demorada, podem se desvencilhar da massa biológica em digestão e subir no reator em direção à superfície, formando escuma.

A espuma que se forma na superfície dos reatores exige manutenção e vigilância constante da equipe de manutenção, sob pena de redução da área útil do reator, devendo ter uma remoção sistemática, pelas equipes de manutenção. Externamente as unidades de tratamento, dependendo do volume de surfactantes, pode criar uma falsa imagem da ineficiência do reator.