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DENISE VAZQUEZ MANFIO

Uso de poliacutemeros naturais no desaguamento de lodo de tanque seacuteptico em leito de secagem alternativo

CAMPINAS

2014

ii

iii

Universidade Estadual de Campinas

Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo

DENISE VAZQUEZ MANFIO

Uso de poliacutemeros naturais no desaguamento de lodo de tanque seacuteptico em leito de secagem alternativo

Dissertaccedilatildeo de Mestrado apresentada agrave Faculdade de

Engenharia Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas para

obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestra em Engenharia Civil na aacuterea de Saneamento e Ambiente

Orientador Prof Dr Adriano Luiz Tonetti

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE Agrave VERSAtildeO APRESENTADA

AOS MEMBROS DA BANCA DE DEFESA DA DISSERTACcedilAtildeO DE

MESTRADO DEFENDIDA PELA ALUNA DENISE VAZQUEZ

MANFIO ORIENTADO PELO PROF DR ADRIANO LUIZ

TONETTI

_______________________________

Adriano Luiz Tonetti

CAMPINAS

2014

iv

v

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

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ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

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ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

ii

iii

Universidade Estadual de Campinas

Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo

DENISE VAZQUEZ MANFIO

Uso de poliacutemeros naturais no desaguamento de lodo de tanque seacuteptico em leito de secagem alternativo

Dissertaccedilatildeo de Mestrado apresentada agrave Faculdade de

Engenharia Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas para

obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestra em Engenharia Civil na aacuterea de Saneamento e Ambiente

Orientador Prof Dr Adriano Luiz Tonetti

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE Agrave VERSAtildeO APRESENTADA

AOS MEMBROS DA BANCA DE DEFESA DA DISSERTACcedilAtildeO DE

MESTRADO DEFENDIDA PELA ALUNA DENISE VAZQUEZ

MANFIO ORIENTADO PELO PROF DR ADRIANO LUIZ

TONETTI

_______________________________

Adriano Luiz Tonetti

CAMPINAS

2014

iv

v

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

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ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

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ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

iii

Universidade Estadual de Campinas

Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo

DENISE VAZQUEZ MANFIO

Uso de poliacutemeros naturais no desaguamento de lodo de tanque seacuteptico em leito de secagem alternativo

Dissertaccedilatildeo de Mestrado apresentada agrave Faculdade de

Engenharia Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas para

obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestra em Engenharia Civil na aacuterea de Saneamento e Ambiente

Orientador Prof Dr Adriano Luiz Tonetti

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE Agrave VERSAtildeO APRESENTADA

AOS MEMBROS DA BANCA DE DEFESA DA DISSERTACcedilAtildeO DE

MESTRADO DEFENDIDA PELA ALUNA DENISE VAZQUEZ

MANFIO ORIENTADO PELO PROF DR ADRIANO LUIZ

TONETTI

_______________________________

Adriano Luiz Tonetti

CAMPINAS

2014

iv

v

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

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ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

iv

v

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

Vol 14 Nordm1 1988 Pp 59ndash63

AMUDA OS DENG A ALADE AO E HUNG Y-T ldquoConversion of sewage sludge to biosolidsrdquo In Wang L K Shammas N K Hung Y T Biosolids Engineering and Management Humana Press 1ordf Ed Vol 7 2008 800p

ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

APHAAWWAWEF Standard methods for the examination of water and wastewater 21ordf ed Washington American Public Health Association 2012 1082p

ARANTES C C RIBEIRO T A P PATERNIANI J E S Processamento de sementes de Moringa oleifera utilizando-se diferentes equipamentos para obtenccedilatildeo de soluccedilatildeo coagulante Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental [online] 2012 vol16 n6 pp 661-666

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

v

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

Vol 14 Nordm1 1988 Pp 59ndash63

AMUDA OS DENG A ALADE AO E HUNG Y-T ldquoConversion of sewage sludge to biosolidsrdquo In Wang L K Shammas N K Hung Y T Biosolids Engineering and Management Humana Press 1ordf Ed Vol 7 2008 800p

ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

APHAAWWAWEF Standard methods for the examination of water and wastewater 21ordf ed Washington American Public Health Association 2012 1082p

ARANTES C C RIBEIRO T A P PATERNIANI J E S Processamento de sementes de Moringa oleifera utilizando-se diferentes equipamentos para obtenccedilatildeo de soluccedilatildeo coagulante Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental [online] 2012 vol16 n6 pp 661-666

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

vi

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

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AMUDA OS DENG A ALADE AO E HUNG Y-T ldquoConversion of sewage sludge to biosolidsrdquo In Wang L K Shammas N K Hung Y T Biosolids Engineering and Management Humana Press 1ordf Ed Vol 7 2008 800p

ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

APHAAWWAWEF Standard methods for the examination of water and wastewater 21ordf ed Washington American Public Health Association 2012 1082p

ARANTES C C RIBEIRO T A P PATERNIANI J E S Processamento de sementes de Moringa oleifera utilizando-se diferentes equipamentos para obtenccedilatildeo de soluccedilatildeo coagulante Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental [online] 2012 vol16 n6 pp 661-666

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

vii

RESUMO

O gerenciamento do lodo de tanque seacuteptico eacute uma atividade complexa de alto custo e

pode promover impactos ambientais negativos caso seja mal executada sendo que a

etapa mais criacutetica eacute a de desaguamento O leito de secagem eacute uma das principais

teacutecnicas mas demanda grandes aacutereas e muito tempo para remoccedilatildeo da torta seca A

modificaccedilatildeo destes leitos utilizando pavimentos permeaacuteveis e poliacutemeros podem

diminuir o tempo e aacuterea deste leito O objetivo do trabalho foi comparar a eficiecircncia de

desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o

emprego de leito de secagem convencional e leito de secagem composto por

pavimento permeaacutevel e avaliar a eficiecircncia da utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos

da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) e quiabo

(Abelmoschus esculentus) como auxiliares do processo A avaliaccedilatildeo foi realizada em

escala de bancada Somente o poliacutemero sinteacutetico mostrou-se eficiente no

condicionamento do lodo O lodo natildeo condicionado desaguou nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia convencional 611 620 e 547 mL em meacutedia

e no lodo condicionado 1464 1434 e 1214 mL respectivamente Os teores de soacutelidos

da torta seca do lodo sem poliacutemero foram de 2408 2667 e 2992 para os sistemas

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia e convencional respectivamente

e no lodo com poliacutemero foram de 2395 2519 e 2859 O tempo meacutedio de

desaguamento do lodo sem condicionamento foi de 35 dias enquanto que no lodo

condicionado foi de 6 dias Estes resultados apontam que as tortas secas obtiveram

resultados proacuteximos entre si poreacutem o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero teve maior volume

desaguado e menor duraccedilatildeo possibilitando reduccedilatildeo na aacuterea dos leitos e a realizaccedilatildeo

de mais ciclos de secagem por ano Ademais os leitos alternativos produziram lodos

com umidade semelhante ao leito convencional em menor tempo podendo otimizar o

desaguamento do lodo em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto

Palavras chaves desidrataccedilatildeo de lodo de esgoto condicionamento quiacutemico

coagulantes naturais pavimento permeaacutevel

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

Vol 14 Nordm1 1988 Pp 59ndash63

AMUDA OS DENG A ALADE AO E HUNG Y-T ldquoConversion of sewage sludge to biosolidsrdquo In Wang L K Shammas N K Hung Y T Biosolids Engineering and Management Humana Press 1ordf Ed Vol 7 2008 800p

ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

APHAAWWAWEF Standard methods for the examination of water and wastewater 21ordf ed Washington American Public Health Association 2012 1082p

ARANTES C C RIBEIRO T A P PATERNIANI J E S Processamento de sementes de Moringa oleifera utilizando-se diferentes equipamentos para obtenccedilatildeo de soluccedilatildeo coagulante Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental [online] 2012 vol16 n6 pp 661-666

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

viii

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

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BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

ix

ABSTRACT

The slugde management is a complex and high cost activity It can promove negatives

impacts if it is poorly executed and the most critical step is the dewatering The drying

bed is one of the principal techniques but it demands big areas and a long periods for

the sludge cake removal The drying beds change can decrease the time and the area

of them if using permeable paving and polymers The objective of this work was to

compare the efficiency of two techniques to dewatering the bulk water portion inside the

septic tank sludge It was compared the conventional drying bed and the drying bed

made of permeable paving It was also evaluate the efficiency of naturals polymers from

cassava (Manihot esculenta Crantz) moringa (Moringa oleifera) and okra (Abelmoschus

esculentus) as auxiliaries in the process The evaluation was performanced in bench

scale The main results showed that only the synthetic polymer was efficient in sludge

conditioning The unconditioned sludge dewatered from the systems permeable paving

permeable paving plus sand and conventional 611 620 and 547 mL on average and for

conditioned sludge 1464 1434 and 1214 mL respectively The dry solids cake in

unconditioned sludge was 2408 2667 and 2992 and in conditioned sludge was

2395 2519 and 2859 for systems permeable paving permeable paving plus sand

and conventional respectively The average time for dewatering sludge without

conditioning was 35 days whereas in sludge conditioning was 6 days These results

show that the dry solids cake obtained similar results however the conditioned sludge

had higher volume dewatered and shorter time duration The alternative drying beds

produced sludges with suchlike dry solids results dry solids as compared to

conventional drying bed in a shorter time it may optimize sludge dewatering in Waste

Water Treatment Plants

Key words dehydration sludges chemical conditioning naturals coagulants

permeable paving

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

Vol 14 Nordm1 1988 Pp 59ndash63

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ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

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ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

x

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

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de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

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A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

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no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

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filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

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utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

83

6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

84

85

7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

86

87

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

ABREU LIMA G J DE Uso de Poliacutemero Natural do Quiabo como Auxiliar de Floculaccedilatildeo e Filtraccedilatildeo em Tratamento de Aacutegua e Esgoto Dissertaccedilatildeo de Mestrado Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2007 113p

ADEMILUYI J O Sludge conditioning with Moringa seed Environment International

Vol 14 Nordm1 1988 Pp 59ndash63

AMUDA OS DENG A ALADE AO E HUNG Y-T ldquoConversion of sewage sludge to biosolidsrdquo In Wang L K Shammas N K Hung Y T Biosolids Engineering and Management Humana Press 1ordf Ed Vol 7 2008 800p

ANDREOLI CV Lodo de fossa e tanque seacuteptico caracterizaccedilatildeo tecnologias de tratamento gerenciamento e destino final Rio de Janeiro ABES 2009

ANDREOLI C V VON SPERLING M FERNANDES F Lodos de esgotos tratamento e disposiccedilatildeo final Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental ndash UFMG Companhia de Saneamento do Paranaacute 2001 482p

APHAAWWAWEF Standard methods for the examination of water and wastewater 21ordf ed Washington American Public Health Association 2012 1082p

ARANTES C C RIBEIRO T A P PATERNIANI J E S Processamento de sementes de Moringa oleifera utilizando-se diferentes equipamentos para obtenccedilatildeo de soluccedilatildeo coagulante Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental [online] 2012 vol16 n6 pp 661-666

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 12209 Projeto de estaccedilotildees de tratamento de esgoto sanitaacuterio Rio de Janeiro 1992ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 7229 Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo de sistemas de tanques seacutepticos Rio de Janeiro 1993

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 248 Agregados ndash Determinaccedilatildeo da Composiccedilatildeo Granulomeacutetrica Rio de Janeiro 2003

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR 10004 Resiacuteduos soacutelidos ndash Classificaccedilatildeo Rio de Janeiro 2004

ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ndash ABNT NBR NM 532009 de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua de agregados grauacutedos Rio de Janeiro 2009

BHUPTAWAT H FOLKARD G K CHAUDHARI S Innovative physico-chemical treatment of wastewater incorporating Moringa oleifera seed coagulant Journal of Hazardous Materials (2007) Vol 142 pp 477ndash482

xi

SUMAacuteRIO

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

2 OBJETIVOS 3

21 Objetivos especiacuteficos 3

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 5

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil 5

32 Tanque Seacuteptico 7

33 Lodo de esgoto 11

34 Desaguamento do lodo de esgoto 15

35 Condicionamento do lodo 21

36 Pavimento permeaacutevel 27

4 METODOLOGIA 29

41 Pavimento permeaacutevel 29

42 Lodo 31

43 Poliacutemeros 35

44 Montagem dos leitos de secagem 39

45 Taxa de infiltraccedilatildeo 43

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo 43

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)44

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)45

463 Sistema controle45

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado46

5 RESULTADOS 47

xii

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas 47

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto 47

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros 50

531 Poliacutemero Sinteacutetico52

532 Mandioca53

533 Moringa54

534 Quiabo55

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros55

54 Desaguamento do lodo nos sistemas 56

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel59

a) Lodo natildeo condicionado59

b) Lodo condicionado60

a) Lodo condicionado62

543 Sistema Convencional63

a) Lodo natildeo condicionado63

b) Lodo condicionado64

55 Teor de soacutelidos das tortas secas 65

56 Anaacutelise geral dos sistemas 67

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada 73

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas 76

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos 80

6 CONCLUSAtildeO 83

7 RECOMENDACcedilOtildeES 85

REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 87

xiii

APEcircNDICE A Alcalinidade pH e concentraccedilatildeo de Soacutelidos do lodo bruto 93

APEcircNDICE B Infiltraccedilatildeo dos sistemas volume desaguado e tortas secas dos

sistemas temperatura registradas duraccedilatildeo evaporaccedilatildeo das seacuteries 96

xiv

xv

AGRADECIMENTOS

Agradeccedilo primeiramente aos meus pais Maria Elisa e Reinaldo por terem me

dado aleacutem da educaccedilatildeo o amor e a noccedilatildeo de que a vida tem um propoacutesito maior

Agradeccedilo tambeacutem aos meus familiares em especial ao meu irmatildeo Juacutelio e a minha avoacute

Ameacutelia com quem tenho a oportunidade do conviacutevio do lar haacute tantos anos Pela

paciecircncia que tecircm comigo em dias que estou impossiacutevel e pelos risos que cobriram

meu rosto muitas vezes

Agradeccedilo ao Prof Adriano pela excepcional orientaccedilatildeo por todos os conselhos e

paciecircncia durante esses mais de dois anos

Agraves amigas e amigos que compartilharam algumas xiacutecaras de cafeacute e happy hours

comigo Amanda Maia Amanda Marchi Artur Cardoso Bianca Gomes Gabriela

Bosshard Gabriela dos Reis Guilherme da Silva Guilherme Rebecchi Jenifer Silva

Joatildeo Paulo Hadler Jorge Barbarotto Lays Leonel Luana Cruz Maacutercio Haiba Mocircnica

Rodrigues Rodolfo Valentim Thalita Cruz e Thaita Rissi Os conselhos e as risadas

foram imprescindiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste trabalho

Ao Ademir que aleacutem de toda a ajuda na idealizaccedilatildeo construccedilatildeo dos sistemas e

avaliaccedilatildeo dos pavimentos se tornou meu amigo Ao Diego e Eduardo da Secretaria de

Poacutes-Graduaccedilatildeo e ao Ariovaldo da Secretaria do Departamento de Saneamento e

Ambiente por terem resolvido muito dos meus pepinos burocraacuteticos pela simpatia e

gentileza com que me trataram sempre Aos ateacute entatildeo teacutecnicos do Lab San Enelton

Fernando e Liacutegia pelo grande suporte nas anaacutelises Ao meu amigo David Matta que

aleacutem da amizade me deu uma super ajuda com a anaacutelise estatiacutestica dos meus dados

De uma forma ou de outra todas e todos aqui mencionados contribuiacuteram natildeo soacute

para a obtenccedilatildeo do meu tiacutetulo de mestra mas tambeacutem para o meu crescimento

enquanto pessoa Saibam que aprendi muito com vocecircs

xvi

xvii

ldquoVivendo se aprende mas o que se aprende mais eacute soacute fazer outras maiores perguntasrdquo (Joatildeo Guimaratildees Rosa Grande Sertatildeo Veredas 1956)

xviii

xix

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica 8

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional 17

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional 17

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento 28

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto 29

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na

pesquisa 30

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero 33

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction

Time) 35

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca 37

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera 38

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo 39

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa 40

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos 42

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental 42

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental 46

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 59

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 61

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero 62

xx

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento

permeaacutevel e areia com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero 63

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

sem poliacutemero 64

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto

com adiccedilatildeo de poliacutemero 65

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero 66

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico 67

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo

condicionado e condicionado 68

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries 69

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries 70

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional 71

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 78

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese

II 79

Figura 30 - Boxplot dos Soacutelidos Totais encontrados no lodo bruto 93

Figura 31 - Boxplot dos Soacutelidos Suspensos Totais encontrados no lodo bruto 94

Figura 32 - Boxplot da Alcalinidade encontrada no lodo bruto 94

Figura 33 - Boxplot do pH encontrado no lodo bruto 95

Figura 34 - Boxplot da taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos no Teste 1 96

Figura 35 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos permeaacuteveis nos testes 1 (sem

utilizaccedilatildeo) 2 (lavagem) e 3 (lavagem com soluccedilatildeo detergente) 97

Figura 36 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas compostos por pavimento permeaacutevel e

areia nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo) e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo

detergente) 98

xxi

Figura 37 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas convencionais nos testes 1 (sem utilizaccedilatildeo)

e 2 (apoacutes lavagem dos pavimentos com soluccedilatildeo detergente) 99

Figura 38 - Temperaturas registradas na Seacuterie I sem poliacutemero 100

Figura 39 - Temperaturas registradas na Seacuterie II sem poliacutemero 100

Figura 40 - Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 100

Figura 41 - Temperaturas registradas na Seacuterie I com poliacutemero

Em que Maacutex Temperatura Maacutexima Min Temperatura Miacutenima e Lab Temperatura no

Laboratoacuterio 101

Figura 42 - Temperaturas registradas na Seacuterie II com poliacutemero 101

Figura 43 -Temperaturas registradas na Seacuterie III sem poliacutemero 102

Figura 44 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero 102

Figura 45 - Evaporaccedilatildeo da coluna daacutegua nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero 103

Figura 46 - Boxplot do volume desaguado com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores amostrais) 104

Figura 47 - Boxplot dos volumes desaguados com ou sem poliacutemero em cada sistema

(valores ajustados) 105

Figura 48 - Boxplot dos Soacutelidos Totais na torta seca do lodo com ou sem

condicionamento quiacutemico 106

Figura 49 - Meacutedias e valores maacuteximos e miacutenimos dos teores de soacutelidos da torta seca

nos sistemas com ou sem poliacutemero (valores ajustados) 107

xxii

xxiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto no Brasil 13

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo 34

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas 41

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas 44

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

48

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa 52

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas 53

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries 56

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico 58

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I 74

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese I 78

Tabela 12 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos pavimentos 96

Tabela 13 - Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento com adiccedilatildeo de areia e

convencional 98

xxiv

xxv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANA ndash Agecircncia Nacional de Aacuteguas

CV ndash Coeficiente de Variaccedilatildeo

EPS - Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares

ETE ndash Estaccedilatildeo de Tratamento de Esgoto

FUNASA ndash Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede

LABPRO ndash Laboratoacuterio de Protoacutetipos

LABREUSO ndash Laboratoacuterio de Reuso

LABSAN ndash Laboratoacuterio de Saneamento

LES - Laboratoacuterios de Estrutura

LMC - Materiais da Construccedilatildeo

PLANASA ndash Plano Nacional de Saneamento

PNAD ndash Pesquisa Nacional por Amostras em Domiciacutelios

PNRH ndash Poliacutetica Nacional de Recursos Hiacutedricos

PNSB ndash Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico

PV ndash Pavimento

SST ndash Soacutelidos Suspensos Totais

SSF ndash Soacutelidos Suspensos Fixos

SSV ndash Soacutelidos Suspensos Volaacuteteis

ST ndash Soacutelidos Totais

STF ndash Soacutelidos Totais Fixos

STV ndash Soacutelidos Totais Volaacuteteis

xxvi

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

O saneamento baacutesico eacute um direito garantido pela constituiccedilatildeo federal brasileira No

entanto diversos municiacutepios natildeo tecircm acesso adequado a este serviccedilo no paiacutes

principalmente quando se trata da coleta e tratamento de esgoto Neste contexto as

regiotildees de baixa densidade demograacutefica como as zonas rurais satildeo as que mais

carecem do esgotamento sanitaacuterio No Brasil segundo o Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatiacutestica - IBGE (2010) cerca de 30 milhotildees de pessoas vivem na zona

rural ou seja haacute necessidade de realizaccedilatildeo de pesquisas que atendam agraves demandas

dessas comunidades sendo uma delas o saneamento baacutesico

Contudo a Pesquisa Nacional de Amostras por Domiciacutelios (PNAD) de 2011 revela

que entre os domiciacutelios sem rede coletora de esgoto os tanques seacutepticos representam

a principal alternativa para o lanccedilamento do esgoto domeacutestico e estatildeo presentes em

22 dos domiciacutelios no paiacutes (IBGE 2012)

A disposiccedilatildeo em tanques seacutepticos segundo Andreoli et al (2009) ainda que

longe do desejaacutevel pode reduzir cerca de 30 do potencial poluidor sendo

responsaacuteveis por uma reduccedilatildeo de carga orgacircnica de no miacutenimo 13 milhatildeo de kg de

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) por dia fato que ameniza os impactos

ambientais decorrentes da falta da rede coletora de esgoto

Considerando que mais de 23 milhotildees de domiciacutelios possuem tanques seacutepticos

ou fossas rudimentares no Brasil pode-se estimar que a produccedilatildeo de lodo digerido que

possui de 94 a 97 de umidade ultrapasse 8 milhotildees de msup3 por ano ndash observando-se o

valor indicado pela NBR 72291993 para o coeficiente de reduccedilatildeo de volume por

digestatildeo (ABNT 1993)

Desta forma haacute necessidade de realizar-se adequadamente o gerenciamento

deste lodo etapa comumente negligenciada no tratamento de esgoto caso contraacuterio o

benefiacutecio ambiental gerado pelo tratamento estaraacute comprometido Dentro deste

gerenciamento o desaguamento por processos naturais satildeo os mais adequados agraves

comunidades rurais por serem meacutetodos simplificados e de baixo custo

2

Tendo em vista um aumento da eficiecircncia deste processo vislumbrou-se a

possibilidade de utilizaccedilatildeo de poliacutemeros que atuam como condicionantes de lodo Os

poliacutemeros podem ser sinteacuteticos ou naturais Os primeiros satildeo produzidos

industrialmente e podem oferecer riscos agrave sauacutede humana aleacutem de impactos

ambientais A utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais permitiria a reduccedilatildeo destes riscos e

impactos aleacutem de apresentarem menor custo constituindo-se como melhor alternativa

agraves comunidades rurais

Aleacutem disso a reconfiguraccedilatildeo dos leitos de secagem tradicionais utilizando-se

pavimentos permeaacuteveis poderia aumentar a taxa da drenagem da aacutegua presente no

lodo Essa combinaccedilatildeo entre poliacutemeros naturais e leito de secagem permitiria a reduccedilatildeo

do tempo de formaccedilatildeo e remoccedilatildeo da torta seca e da aacuterea do leito de secagem jaacute que

estes apresentam diversos inconvenientes como a demanda por grandes aacutereas e

longos periacuteodos para o desaguamento

Portanto a busca por alternativas adequadas agrave ETE de pequeno porte

localizadas em comunidades isoladas eou rurais historicamente negligenciadas pelo

Estado brasileiro constitui-se como medida efetiva de promoccedilatildeo de sauacutede e melhoria

na qualidade do ambiente uma vez que o acesso ao saneamento integra o conjunto de

medidas da medicina preventiva e reduz o impacto ambiental em corpos hiacutedricos e

contaminaccedilatildeo do solo e lenccediloacuteis freaacuteticos

3

2 OBJETIVOS

O objetivo do projeto foi comparar a eficiecircncia de desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua

livre contida no lodo de tanque seacuteptico com o emprego de leito de secagem

convencional e leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e avaliar a

utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz)

moringa (Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico como

auxiliares do processo

21 Objetivos especiacuteficos

Comparar o desaguamento da porccedilatildeo de aacutegua livre contida no lodo de tanque

seacuteptico entre

a) leito de secagem convencional

b) leito de secagem composto por pavimento permeaacutevel e uma camada de

areia de 001m

c) leito de secagem composto somente com pavimento permeaacutevel

Avaliar a influecircncia da utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros na eficiecircncia do desaguamento

Sendo estes oriundos da mandioca (Manihot esculenta Crantz) moringa

(Moringa oleifera) e quiabo (Abelmoschus esculentus) e um sinteacutetico

Comparar a eficiecircncia entre a utilizaccedilatildeo dos poliacutemeros naturais e sinteacutetico

4

5

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Breve histoacuterico do saneamento baacutesico na zona rural no Brasil

O saneamento na zona rural sempre foi negligenciado por parte do Estado Tendo

se tornado uma preocupaccedilatildeo para o poder puacuteblico somente no iniacutecio do seacuteculo XX apoacutes

trabalho realizado pela Liga Proacute-Saneamento do Brasil que foi um movimento

nacionalista formado por meacutedicos cientistas antropoacutelogos e funcionaacuterios dos serviccedilos

federais Este movimento realizou um relatoacuterio sobre o saneamento na zona rural

atraveacutes de diversas incursotildees pelos ldquosertotildeesrdquo e encontraram uma populaccedilatildeo doente e

miseraacutevel A ausecircncia de poliacuteticas sociais e a grande pobreza decorrente da grande

concentraccedilatildeo de terras e a exploraccedilatildeo a que boa parte desta populaccedilatildeo era submetida

a tornava enfraquecida por doenccedilas decorrentes da falta de saneamento baacutesico e

impossibilitada de ter melhores condiccedilotildees de vida (GRECO 1999 NEVES 2009) Esse

grupo criticava a ausecircncia do poder puacuteblico nestes locais e acreditava ser possiacutevel

reverter este quadro promovendo accedilotildees integradas de sauacutede e saneamento baseando-

se no conceito de sociabilidade das doenccedilas (REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

No entanto natildeo consideravam os aspectos de subdesenvolvimento e desigualdade

social que contribuiacuteam para tal situaccedilatildeo (GRECO 1999 NEVES 2009 REZENDE amp

HEacuteLLER 2008) Como se o personagem ldquoJeca Taturdquo de Monteiro Lobato assolado

pela ancilostomiacutease pudesse tornar-se vigoroso capitalista somente tendo acesso agrave

sauacutede Portanto o projeto de ldquosaneamento dos sertotildeesrdquo atraveacutes da exclusiva promoccedilatildeo

de sauacutede buscava defender a ldquovocaccedilatildeo agriacutecolardquo do paiacutes e integrar a populaccedilatildeo rural agrave

economia nacional Contudo foi a partir deste movimento que se lanccedilou as bases para

uma reforma que unificou e centralizou as accedilotildees de sauacutede e saneamento no paiacutes

(REZENDE amp HEacuteLLER 2008)

Com a intensificaccedilatildeo do ecircxodo rural a partir da deacutecada de 1940 pela

industrializaccedilatildeo do paiacutes causando intensa urbanizaccedilatildeo deslocou-se recursos a serem

destinados a zona rural que viviam em condiccedilotildees precaacuterias de sauacutede saneamento

educaccedilatildeo e moradia A partir da deacutecada de 1970 houve um distanciamento das accedilotildees

de sauacutede e saneamento e a criaccedilatildeo do Plano Nacional de Saneamento (PLANASA)

6

que investiu em abastecimento de aacutegua coleta e tratamento de esgoto (REZENDE amp

HEacuteLLER 2008)

Em 2007 com a criaccedilatildeo da Lei Nacional de Saneamento Baacutesico (LNSB) e sua

respectiva poliacutetica entendeu-se a grande vinculaccedilatildeo que deve existir entre as poliacuteticas

de saneamento baacutesico as poliacuteticas nacionais e regionais de recursos hiacutedricos e as

poliacuteticas regionais e locais de desenvolvimento urbano e sauacutede puacuteblica A Poliacutetica

Nacional de Recursos Hiacutedricos (PNRH) jaacute tem certa integraccedilatildeo com a LNSB como

exemplificado pelas accedilotildees da Agecircncia Nacional de Aacuteguas (ANA) Poreacutem a sauacutede

puacuteblica eacute uma grande ausente na LNSB exceto pela imposiccedilatildeo de que os planos de

saneamento baacutesico devam partir de um diagnoacutestico baseado em indicadores sanitaacuterios

e epidemioloacutegicos (CUNHA 2011)

A Poliacutetica Nacional de Saneamento Baacutesico (PNSB) determinou a elaboraccedilatildeo dos

programas de saneamento baacutesico integrado saneamento estruturante e saneamento

rural Sendo este uacuteltimo responsabilidade do Ministeacuterio da Sauacutede por meio da

Fundaccedilatildeo Nacional de Sauacutede (FUNASA) que tem coordenado o Programa Nacional de

Saneamento Rural visando integrar as poliacuteticas puacuteblicas de meio ambiente recursos

hiacutedricos sauacutede habitaccedilatildeo e igualdade racial (FUNASA 2012)

Entretanto ainda hoje de acordo com a PNAD 2011 a zona rural eacute marginalizada

quanto ao acesso aos serviccedilos de saneamento Somente 33 dos domiciacutelios tem

ligaccedilatildeo a rede de abastecimento de aacutegua e o acesso eacute ainda mais baixo quando se

trata de esgoto apenas 5 estatildeo ligados a rede coletora e 28 utilizam o tanque

seacuteptico como unidade de destinaccedilatildeo do esgoto mas a grande parte da populaccedilatildeo ainda

faz uso de fossa rudimentar lanccedilamento em corpos daacutegua e no solo a ceacuteu aberto

(IBGE 2012)

Do ponto de vista ambiental um projeto de saneamento deve estar apto a

responder natildeo soacute as questotildees sanitaacuterias mas tambeacutem as fontes de perturbaccedilatildeo da

qualidade ambiental no ambiente como a implicaccedilatildeo dos usos do efluente gerado e

seus subprodutos (PHILIPPI et al 1999)

7

Dentre as teacutecnicas de tratamento utilizadas nas zonas rurais o tratamento

anaeroacutebio oferece algumas vantagens em relaccedilatildeo ao aeroacutebio tais como projeto

relativamente simples e baixo custo baixa produccedilatildeo de lodo baixo consumo de energia

e de demanda de nutrientes com capacidade de receber altas cargas orgacircnicas e

sendo potencialmente gerador de energia (MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA

2010)

32 Tanque Seacuteptico

Eacute a forma de tratamento anaeroacutebia mais difundida e mais antiga no mundo haacute

registros de seu uso no seacuteculo XIX (BITTON 2005) e ainda se constitui como a

principal alternativa de tratamento de esgoto em comunidades isoladas eou rurais em

paiacuteses de economia perifeacuterica por ser uma forma de tratamento descentralizado

(MOUSSAVI KAZEMBEIGI amp FARZADKIA 2010) Desde que seja projetado situado e

mantido corretamente eacute considerado um tratamento de esgoto eficiente em aacutereas rurais

(WITHERS JARVIE amp STOATE 2011)

Os tanques seacutepticos podem ser definidos como uma unidade ciliacutendrica ou

prismaacutetica retangular de fluxo horizontal usada para tratamento de esgotos por

processos de sedimentaccedilatildeo flotaccedilatildeo e digestatildeo (ABNT 1993) Podem ser de cacircmara

uacutenica de cacircmaras em seacuterie ou de cacircmaras sobrepostas (ANDREOLI 2009) e sua

constituiccedilatildeo pode ser de concreto metal ou fibra de vidro (BITTON 2005)

Os soacutelidos sedimentaacuteveis presentes no esgoto formam a camada de lodo na parte

inferior do tanque Oacuteleos graxas e outros materiais leves flotam na superfiacutecie formando

uma camada de escuma A mateacuteria orgacircnica retida no fundo do tanque sofre

decomposiccedilatildeo facultativa e anaeroacutebia sendo convertida a compostos mais estaacuteveis e a

gases como gaacutes carbocircnico (CO2) e gaacutes sulfiacutedrico (H2S) e a remoccedilatildeo de Soacutelidos

Suspensos Totais (SST) e Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) eacute geralmente de 70

a 80 e de 65 a 80 respectivamente podendo alcanccedilar em climas quentes remoccedilatildeo

8

de 80 de SST e 90 de DBO (METCALF amp EDDY 2009 BITTON 2005) Contudo eacute

pouco eficiente na remoccedilatildeo de organismos patogecircnicos (BITTON 2005)

O tempo em que o esgoto permanece no tanque para que seja tratado Tempo de

Detenccedilatildeo Hidraacuteulica (TDH) varia de 24 a 72 h (BITTON 2005) Na Figura 1 estaacute

representado um esquema de funcionamento de um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Figura 1 - Esquema do funcionamento de tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica

Apesar deste sistema de tratamento ser extremamente antigo ainda eacute objeto de

pesquisa em diversos paiacuteses e se constitui como a principal forma de tratamento de

esgotos em comunidades rurais Entretanto a forma de operaccedilatildeo as unidades que

precedem ou sucedem os tanques seacutepticos e a destinaccedilatildeo final do efluente e do lodo

sofreram modificaccedilotildees qualitativas ao longo do tempo Fato que natildeo soacute comprova a

relevacircncia das pesquisas sobre este sistema como impacta positivamente a sauacutede

puacuteblica e o ambiente de modo geral

Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010) estudaram um modelo diferente de

tanque seacuteptico em escala piloto onde o fluxo de esgoto eacute vertical assemelhando-se

aos Reatores Anaeroacutebios de Fluxo Ascendente (RAFA) Os pesquisadores constataram

a remoccedilatildeo de 86 de SST 85 Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DBO) e 77 da

Demanda Bioquiacutemica de Oxigecircnio (DQO) quando o TDH foi de 24h

9

Em seguida testaram a eficiecircncia de remoccedilatildeo desses indicadores com TDH de 12 e

6 h e notaram que esse decrescimento tambeacutem ocasionou o decrescimento da

remoccedilatildeo de SST de 67 para 33 respectivamente O mesmo ocorreu para os

paracircmetros de DBO e DQO em que o periacuteodo de 12h houve remoccedilatildeo de 71 e 77 e

no periacuteodo de 6 h remoccedilatildeo de 33 e 31 respectivamente constatando que neste caso

natildeo eacute possiacutevel reduzir o tempo de detenccedilatildeo hidraacuteulica dentro da unidade de tratamento

sem comprometer a eficiecircncia de remoccedilatildeo da carga orgacircnica

Os autores concluiacuteram que a modificaccedilatildeo do fluxo de esgoto se revelou eficiente no

tratamento de esgotos domeacutesticos e pode propiciar menor geraccedilatildeo de lodo implicando

em uma manutenccedilatildeo mais simplificada comparada agraves unidades convencionais e

consequentemente em menores custos

Uma pesquisa semelhante foi realizada em escala real em El Tel El Sagheer uma

pequena comunidade localizada agrave 120 km de Cairo Egito O tanque seacuteptico modificado

proposto por Sabry (2010) constitui-se por dois compartimentos O primeiro cujo fluxo

do efluente era vertical possuiacutea uma seacuterie de chapas inclinadas a 60deg conhecidas

como decantadores por colmeia que separavam a fase soacutelida da liacutequida minimizando

a quantidade de soacutelidos que escapavam para o compartimento seguinte e retinham a

escuma O primeiro tanque exercia a funccedilatildeo de digerir anaeroacutebiamente a mateacuteria

orgacircnica sedimentando os soacutelidos suspensos no fundo que formam o lodo tendo

tambeacutem uma saiacuteda para o biogaacutes formado

O segundo compartimento era divido em dois e servia como uma unidade de

polimento degradando a mateacuteria orgacircnica residual atraveacutes da filtraccedilatildeo que ocorria o

com cascalho no fundo do tanque retendo os soacutelidos bioloacutegicos por um longo periacuteodo

Para tal o sistema exigia a utilizaccedilatildeo de duas bombas submersas uma em cada

tanque com vazatildeo de 0003 msup3s-1 O TDH dos dois compartimentos era de 20 h

velocidade ascensional na vazatildeo maacutexima diaacuteria de 0125 m h-1 e carga orgacircnica meacutedia

no segundo compartimento de 042 kg DBO m-3 d Aleacutem disso uma unidade de

10

desinfecccedilatildeo foi instalada para injetar uma soluccedilatildeo de hipoclorito de soacutedio no efluente

tratado com vistas a adequaccedilatildeo a legislaccedilatildeo local

Durante quase um ano de operaccedilatildeo e monitoramento o sistema removeu 81 da

DBO 84 do DQO e 89 dos SST enquanto a remoccedilatildeo em um sistema de tanque

seacuteptico seguido de filtro anaeroacutebio citado pelo pesquisador foi de 56 para DBO 52

para DQO e 54 para SST O sistema tambeacutem se mostrou de faacutecil reprodutibilidade e

baixo custo provando-se uma alternativa promissora para o tratamento de esgotos em

comunidades rurais em regiotildees em situaccedilatildeo anaacuteloga ao Egito

Os tanques seacutepticos tambeacutem podem ser integrados a outros processos de

tratamento como demonstrado por Philippi et al (1999) numa pesquisa realizada no

Brasil no estado de Santa Catarina Os pesquisadores verificaram a eficiecircncia de uma

zona de raiacutezes (tambeacutem conhecida pelo seu termo em inglecircs wetland) que recebia

efluente de um tanque seacuteptico Proveniente de uma induacutestria alimentiacutecia continha soro

de queijo gordura sangue alimentos enlatados carne suiacutena e esgoto sanitaacuterio sendo

que parte desse material ficava na caixa de gordura situada apoacutes o tanque seacuteptico que

foi construiacutedo em escala real de acordo com a NBR 72231993

Apoacutes a caixa de gordura o efluente entrava na parte inferior da zona de raiacutezes e

passava por camadas de areia feno de arroz e argila chegando as raiacutezes da

Zizaniopsis bonariensis espeacutecie de planta aquaacutetica tiacutepica da regiatildeo sul do paiacutes Os

pontos de monitoramento foram nas saiacutedas do tanque seacuteptico (P1) e da zona de raiacutezes

(P2) e os resultados mostraram que a reduccedilatildeo do P1 para DBO e DQO foi de 32 e 33

de 29 e 36 para ST e STV de 5 e 40 para Nitrogecircnio Total Kjedhal (NTK) e nitratos

e de 13 para o foacutesforo total (PT) respectivamente Enquanto que para o P2 a reduccedilatildeo

foi de 69 para DBO 71 para a DQO para ST e STV de 61 e 75 para NTK e

nitratos e PT de 78 e 40 72 respectivamente Destaca-se que a pesquisa estuda

uma das possibilidades de poacutes-tratamento de efluente de tanques seacutepticos poreacutem

existem diversas formas indicadas pela NBR 139691997 como vala de infiltraccedilatildeo o

poccedilo absorvente escoamento superficial e canteiro de infiltraccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo

11

Os resultados da pesquisa revelam bom desempenho da associaccedilatildeo dos sistemas

de tratamento e alta remoccedilatildeo de N e P em decorrecircncia da desnitrificaccedilatildeo na zona de

raiacutezes e apoacutes o periacuteodo de maturaccedilatildeo do sistema comeccedilou a produzir efluente em

acordo com a legislaccedilatildeo local sendo o sistema integrado uma boa alternativa para o

tratamento efluentes sanitaacuterios e para induacutestrias que tenham efluentes semelhantes aos

da pesquisa (PHILIPPI et al 1999)

Contudo a operaccedilatildeo incorreta e a destinaccedilatildeo inadequada do efluente e do lodo

gerado pelos tanques seacutepticos em zonas rurais podem contribuir para a eutrofizaccedilatildeo de

nascentes de corpos hiacutedricos Withers Jarvie amp Stoate (2011) monitoraram o impacto

dos tanques seacutepticos na concentraccedilatildeo de nutrientes em uma comunidade rural na

Inglaterra Os pesquisadores verificaram altas concentraccedilotildees de nitrogecircnio foacutesforo

soacutedio potaacutessio e amocircnia aleacutem de concentraccedilotildees de nitrato consideradas nocivas aos

peixes tipicamente associados agrave digestatildeo anaeroacutebia de tanques seacutepticos tanto nas

valas de infiltraccedilatildeo quanto agrave jusante do corpo hiacutedrico situado proacuteximo aos tanques

seacutepticos

Portanto aleacutem de melhorias nas tecnologias simplificadas de tratamento de esgoto

eacute necessaacuterio o correto gerenciamento do lodo gerado caso contraacuterio o beneficio

ambiental gerado pelo tratamento do efluente pode ser parcialmente comprometido

33 Lodo de esgoto

O lodo de esgoto eacute um subproduto do tratamento de esgoto e eacute gerado em vaacuterias

etapas Seu gerenciamento eacute complexo e por vezes ignorado nas ETE

Contraditoriamente Campbell (2000) aponta que quanto mais efetivo o processo de

remoccedilatildeo de contaminantes maior a produccedilatildeo de lodo Ou seja a preocupaccedilatildeo com o

tratamento do efluente deve ser proporcional ao gerenciamento de seu subproduto

Apesar disso natildeo representa mais que 2 do volume de esgoto tratado Poreacutem os

custos variam de 20 a 60 do total gasto numa ETE no Brasil (ANDREOLI VON

SPERLING amp FERNANDES 2001) Essa realidade natildeo eacute soacute brasileira em outros

12

paiacuteses tambeacutem representa custos elevados e seu gerenciamento eacute por vezes

negligenciado (RUIZ KAOSOL amp WISNIEWSK 2010)

Uma fraccedilatildeo significativa da expansatildeo da infraestrutura estaacute ocorrendo em paiacuteses

em desenvolvimento dirigidas aos maiores centros urbanos do mundo como eacute o caso

da Cidade do Meacutexico e Satildeo Paulo Para ter estrateacutegias mais apropriadas de

gerenciamento de lodo contudo satildeo necessaacuterias informaccedilotildees histoacutericas pouco

disponiacuteveis nestas cidades segundo afirma Campbell (2000)

Aleacutem disso eacute imprescindiacutevel o conhecimento do lodo gerado para que seu

gerenciamento possa ser eficiente Ainda que a NBR 100042004 classifique o lodo de

esgoto como um resiacuteduo soacutelido natildeo inerte (ABNT 2004) aproximadamente 95 de sua

constituiccedilatildeo eacute aacutegua sofrendo algumas variaccedilotildees devido as diferentes caracteriacutesticas

dos esgotos e tratamentos O lodo tambeacutem pode ser classificado de acordo com a sua

origem

Lodo primaacuterio eacute aquele gerado em decantadores primaacuterios e tanques

seacutepticos Eacute formado principalmente por soacutelidos sedimentaacuteveis Pode

exalar odor forte caso fique retido por periacuteodos elevados e em altas

temperaturas Nos tanques seacutepticos sofre digestatildeo anaeroacutebia

Lodo secundaacuterio eacute formado nas etapas bioloacutegicas do tratamento aeroacutebia

e anaeroacutebia podendo estar estabilizado ou natildeo Compreende a

comunidade microbiana que realiza a degradaccedilatildeo da mateacuteria orgacircnica no

sistema

Lodo quiacutemico eacute originaacuterio de tratamentos que adicionam condicionantes

quiacutemicos como decantadores primaacuterios com precipitaccedilatildeo quiacutemica

O Programa de Pesquisa em Saneamento Baacutesico realizou um trabalho com lodo

de esgoto em diferentes institutos de pesquisa no Brasil Algumas caracteriacutesticas do

lodo encontradas podem ser vistas na Tabela 1 utilizando-se o procedimento de coleta

13

de aliacutequotas dos resiacuteduos descartados pelos caminhotildees limpa-fossa na entrada da

ETE ressalta-se que apesar da pesquisa focar em lodo de tanque seacuteptico nem todas

as ETE coletaram desta unidade de tratamento nem adotaram a mesma metodologia

de coleta e os contribuintes do esgoto foram variados como restaurantes domiciacutelios

hospitais entre outros e satildeo mantidos e operados de formas diferentes Nota-se que

todos os valores satildeo elevados indicando alta concentraccedilatildeo de soacutelidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas de lodo de esgoto seacuteptico no Brasil

Paracircmetros

Lodo de esgoto

FAE UFRN UNB USP

SANEPAR LARHISA CAESB EESC

Mediana Mediana Mediana Mediana

ST (mgL-1) 8208 6508 10214 6508

STV (mgL-1) 5612 4368 7368 3053

SST (mgL-1) 5042 3891 6395 3257

DBO (mgL-1) 2734 955 - 1524

DQO (mgL-1) 11219 3434 1281 4491

pH 72 66 71 69 Adaptado de Andreoli (2009)

Diversos estudos tecircm buscado relaccedilotildees entre caracteriacutesticas fiacutesico-quiacutemicas do

lodo e seu desaguamento De acordo com Vesilind (1994) o tamanho e a superfiacutecie das

partiacuteculas soacutelidas presentes no lodo satildeo caracteriacutesticas importantes que podem

determinar a receptividade ao espessamento ou desaguamento do lodo A carga das

partiacuteculas pode estabelecer ligaccedilotildees com as moleacuteculas de aacutegua difiacuteceis de serem

quebradas essas cargas superficiais alteram propriedades fiacutesicas daacute aacutegua

descongelamento agrave temperaturas abaixo do ponto de congelamento (-20degC) e a

densidade pode ser reduzida a 0965 gcmsup3

Neste mesmo trabalho Vesilind (1994) investigou os tipos de aacutegua presentes no

lodo e verificou que uma fraccedilatildeo estaacute ligada fisicamente agrave superfiacutecie das partiacuteculas

presentes no lodo atraveacutes de pontes de hidrogecircnio denominada aacutegua vicinal e pode

ser removida pela diminuiccedilatildeo da aacuterea superficial total das partiacuteculas soacutelidas a que estaacute

ligada atraveacutes da utilizaccedilatildeo de condicionantes quiacutemicos

14

A remoccedilatildeo da aacutegua localizada nos interstiacutecios dos flocos pode se dar por

processos mecacircnicos que conseguem destruir a estrutura do floco (RUIZ KAOSOL amp

WISNIEWSK 2010 VESILIND 1994) A aacutegua de hidrataccedilatildeo eacute aquela ligada

quimicamente agrave superfiacutecie da partiacutecula e eacute removida apenas com aumento da

temperatura Somente a fraccedilatildeo denominada ldquoaacutegua livrerdquo eacute que natildeo estaacute associada e

natildeo sofre influecircncia dos soacutelidos presentes no lodo A drenagem adensamento e

desidrataccedilatildeo mecacircnica e natural podem realizar a sua remoccedilatildeo (VESILIND 1994)

O trabalho de Liao et al (2000) constatou forte relaccedilatildeo entre o tamanho dos flocos e

a quantidade de aacutegua ligada fisico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas quanto menor

era o floco maior a quantidade deste tipo de aacutegua encontrada no lodo Mikkelsen amp

Keiding (2002) concluiacuteram que Substacircncias Polimeacutericas Extracelulares (EPS) satildeo o

paracircmetro mais importante na estrutura do lodo e altas concentraccedilotildees destas

substacircncias podem diminuir a tensatildeo de cisalhamento e propiciar um menor grau de

dispersatildeo do lodo pois agem na estabilidade da estrutura dos flocos reduzindo desta

forma a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Entretanto altas concentraccedilotildees de EPS diminuem o teor

de soacutelidos na torta seca

Jin Wileacuten amp Lant (2003) tambeacutem investigaram a relaccedilatildeo entre as EPS e o

desaguamento no lodo de esgoto Os pesquisadores observaram que altas

concentraccedilotildees de iacuteons Ca+ Mg2+ Fe3+ e Al3+ proporcionam melhora significativa no

desaguamento Tambeacutem concluiacuteram que lodos que contem flocos compactos grandes

e com muitos filamentos tem grande quantidade de aacutegua ligada intersticial

Propriedades de floculabilidade hidrofobicidade carga superficial e viscosidade satildeo

fatores que afetam significativamente a capacidade de ligaccedilatildeo da aacutegua nos flocos de

lodo sendo que altos valores destas propriedades indicam grande quantidade de aacutegua

ligada Ademais proteiacutenas e carboidratos contribuem significativamente para a ligaccedilatildeo

da aacutegua nos flocos

No espessamento por gravidade a presenccedila de aacutegua vicinal em volta das

partiacuteculas menores no lodo (de 2 a 4 microm cerca de 6 do total de partiacuteculas presentes

15

no lodo digerido anaeroacutebiamente) melhoraria o processo devido ao aumento do

diacircmetro efetivo das partiacuteculas como resultado da baixa densidade encontrada na aacutegua

vicinal e do aumento da viscosidade da aacutegua que circunda as partiacuteculas (VESILIND

1994)

As alternativas para a disposiccedilatildeo do lodo satildeo variadas e tecircm sido desenvolvidas haacute

vaacuterias deacutecadas Campbell (2000) as divide em trecircs categorias satildeo elas (i) aplicaccedilatildeo no

solo (ii) disposiccedilatildeo em aterro sanitaacuterio e (iii) tecnologias de incineraccedilatildeo Para as duas

primeiras - mais aplicadas no Brasil - torna-se indispensaacutevel a retirada de uma parcela

de sua umidade pois interfere na umidade ideal do solo quando aplicado na agricultura

e sobrecarrega o tratamento do chorume nos aterros

34 Desaguamento do lodo de esgoto

De acordo com Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) o gerenciamento do

lodo eacute uma atividade complexa e pode promover impactos ambientais negativos caso

seja mal executada Dentre as etapas envolvidas o desaguamento eacute um dos desafios

da engenharia ambiental e continua sendo um problema no tratamento de esgotos

(VESILIND 1988 VESILIND 1994 CAMPBELL 2000)

Metcalf amp Eddy (1991) descrevem o desaguamento como uma operaccedilatildeo fiacutesica

utilizada na reduccedilatildeo de umidade contida no lodo Eacute necessaacuterio realizar esta operaccedilatildeo

por propiciar (i) o manuseio mais faacutecil (ii) a reduccedilatildeo dos custos no transporte (iii) a

disposiccedilatildeo em aterros sanitaacuterios reduzindo a quantidade de chorume produzido (iv) a

melhora na etapa de compostagem do lodo (v) a reduccedilatildeo da atividade microbiana e

consequentemente da produccedilatildeo de odores

O desaguamento pode ser realizado por processos naturais ou mecanizados A

seleccedilatildeo dos mecanismos de desaguamento deve ser determinada pelo tipo de lodo a

ser desaguado caracteriacutesticas desejadas do lodo desaguado e espaccedilo disponiacutevel Os

processos mecanizados satildeo mais indicados para Estaccedilotildees de Tratamento de Esgotos

(ETE) de grande porte e onde haja restriccedilatildeo de aacuterea Centriacutefugas filtros a vaacutecuo

16

filtros-prensa prensas desaguadoras e secagem teacutermica satildeo exemplos de processos

mecanizados mais utilizados em ETE

Em estudo realizado por Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionou-se a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico verificou-se que quanto maior essa quantidade (expressa pelo valor de

Soacutelidos Totais Volaacuteteis) menor era a resistecircncia a filtraccedilatildeo mas maior sua

compressibilidade (expressa pelo seu limite de plasticidade) e portanto menor a

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Todavia lodos com menor teor de

mateacuteria orgacircnica isto eacute mais estabilizados tambeacutem satildeo mais indicados para os

processos naturais de desaguamento (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES

2001)

Verifica-se no entanto que poucas pesquisas tecircm se preocupado com o

desaguamento por processos naturais como os leitos de secagem e as lagoas de

secagem que estatildeo mais presentes em ETE pequenas ou que natildeo tecircm restriccedilotildees

quanto a aacuterea O mecanismo de desaguamento nestes casos se daacute pela evaporaccedilatildeo e

percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo O desaguamento de lodos por leitos de secagem

eacute adequado para comunidades de pequeno e meacutedio porte sendo indicado para lodos

tipicamente encontrados em tanques seacutepticos (estabilizados)

Um leito de secagem convencional conforme ilustram as Figuras 2 e 3 caracteriza-

se por um tanque com paredes e base de concreto O fundo deve ser constituiacutedo por

uma camada de areia trecircs camadas de brita e tijolos recozidos ou outro material

resistente agrave operaccedilatildeo de remoccedilatildeo do lodo seco com juntas de areia (ABNT 1992)

17

Figura 2 - Planta de um leito de secagem convencional

Figura 3 - Corte transversal de um leito de secagem convencional

Van Haandel amp Lettinga (1994) descrevem que o tempo total para um ciclo de

secagem em leitos de secagem se compotildee por quatro periacuteodos Satildeo eles

T1 = tempo de preparaccedilatildeo do leito e descarga do lodo que dependem do

gerenciamento do leito como nuacutemero de trabalhadores e disponibilidade de

equipamentos

T2 = tempo de percolaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo

T3 = tempo de evaporaccedilatildeo para se atingir a fraccedilatildeo desejada de soacutelidos que assim

como T2 varia em funccedilatildeo de condiccedilotildees operacionais durante a secagem condiccedilotildees

metereoloacutegicas (temperatura e pluviosidade) e a carga aplicada de soacutelidos

T4 = tempo de remoccedilatildeo dos soacutelidos secos

18

Para amenizar as variaacuteveis metereoloacutegicas os leitos de secagem podem ser

instalados ao ar livre ou cobertos por proteccedilatildeo contra a influecircncia das chuvas e de

geadas

De acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) e

Andreoli (2009) em comparaccedilatildeo aos processos mecanizados apresenta diversas

vantagens tais como

Simplicidade na instalaccedilatildeo e operaccedilatildeo

Baixa sensibilidade agrave qualidade do lodo

Natildeo provoca ruiacutedos e vibraccedilotildees

Natildeo demanda energia

Baixo custo

Baixo consumo de poliacutemeros

A exposiccedilatildeo prolongada ao sol pode promover a remoccedilatildeo de organismos

patogecircnicos (VAN HAANDEL amp LETTINGA 1994)

Entretanto tambeacutem possui desvantagens sendo elas

Demanda tempo elevado para remoccedilatildeo da torta seca

Necessitam de que o lodo esteja estabilizado

Eacute sujeito agraves variaccedilotildees climaacuteticas

A remoccedilatildeo do lodo eacute trabalhosa

Demanda grande aacuterea

Considerando que a aacuterea especiacutefica requerida para leitos de secagem (Ae) pode

ser calculada em funccedilatildeo1 da quantidade de lodo digerido produzido na ETE (Q) - que eacute

funccedilatildeo da produccedilatildeo de lodo fresco (1 L pessoadia-1) e do coeficiente de reduccedilatildeo de

volume por digestatildeo (025) (Q = 025) da espessura da camada de lodo aplicado em

cada ciclo (e = 045 m) e do nuacutemero de ciclos de secagem por ano (nc = 15 ciclosano)

1 Valores sugeridos pela NBR 72291993

19

Calculando-se pela formula

Pode-se estimar uma aacuterea meacutedia de 0014 msup2hab-1 (para lodos anaeroacutebios de

origem domeacutestica) (NBR 72291993 MORTARA 2011)

Um dos poucos trabalhos que estudaram os leitos de secagem em bancada foi

produzido por van Haandel amp Lettinga (1994) que realizaram uma investigaccedilatildeo

experimental semelhante a presente pesquisa No entanto os resultados natildeo satildeo

diretamente comparaacuteveis uma vez que os autores estudaram o tempo necessaacuterio para

obtenccedilatildeo de uma determinada umidade para diferentes cargas de soacutelidos Aleacutem disso

separou-se os processos de percolaccedilatildeo e evaporaccedilatildeo de modo que o experimento foi

feito em duas etapas na primeira utilizaram tubos de PVC de 10 m de comprimento e

020 m de diacircmetro adicionando-se aos tubos camadas de cascalho estratificado de 1

a 18rdquo (brita meacutedia) e areia meacutedia ambas com espessura de 020 m cada O lodo

utilizado foi proveniente de RAFA e foi inserido nos tubos sendo que estes foram

cobertos para evitar a evaporaccedilatildeo

Apoacutes esta fase o lodo era removido dos tubos e colocado em aneacuteis de 0040 m de

comprimento e 0050 m de diacircmetro dispostos em colunas que ficavam ao ar livre para

avaliar-se a evaporaccedilatildeo que era realizada por diferenccedila de massa observada

diariamente ateacute que se estabelecesse massa constante A perda de massa era

acompanhada por perda de volume de lodo e para facilitar a evaporaccedilatildeo sempre que

o lodo atingia niacutevel mais baixo ao niacutevel superior do tubo o anel imediatamente acima

era retirado sendo a evaporaccedilatildeo natildeo limitada pela difusatildeo de vapor de aacutegua no tubo

Tambeacutem realizou-se testes de evaporaccedilatildeo com aacutegua pura

Os autores concluiacuteram que a concentraccedilatildeo inicial de ST no lodo natildeo teve influecircncia

mensuraacutevel sobre o tempo necessaacuterio para a percolaccedilatildeo da aacutegua ou sobre a

concentraccedilatildeo final de ST no lodo Em contraste cargas de soacutelidos diferentes tiveram

tempos de percolaccedilatildeo diferentes Outrossim grande parte da aacutegua no lodo eacute livre e eacute

removida no periacuteodo de percolaccedilatildeo que eacute relativamente curto Entretanto periacuteodos

elevados de evaporaccedilatildeo satildeo necessaacuterios para obtenccedilatildeo de altos valores de ST nas

20

tortas secas Ademais a produtividade do leito de secagem (massa de soacutelidos

processados por unidade de aacuterea do leito e por unidade de tempo) eacute muito influenciada

pela fraccedilatildeo de soacutelidos que se deseja no lodo apoacutes a secagem A produtividade para

lodo com relativamente muito aacutegua (umidade de 60 a 70) eacute mais que o dobro daquela

para lodo com pouca aacutegua (umidade de 20 a 30)

Cofie et al (2006) realizaram estudo com leito de secagem em escala real em

Ghana e monitoraram oito ciclos de secagem por dez meses O leito de secagem era

composto por uma camada de 015 m de areia fina e duas camadas de brita a primeira

de tipo 1 tinha 010 m de espessura e a segunda de tipo 2 tinha espessura de 015 m

O leito tinha aacuterea de 25 msup2 e capacidade de 15 msup3 de lodo com espessura de 030 m

Um terccedilo do lodo foi proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos e o restante de tanques

seacutepticos tendo baixa concentraccedilatildeo de soacutelidos cerca de 3 A carga aplicada de

soacutelidos utilizada foi de 196 a 321 kg msup2 e quando seco era retirado manualmente O

teor de soacutelidos da torta seca foi em meacutedia de 3045 os STV de 71 e o tempo de

desaguamento variou de 7 a 59 dias

Os pesquisadores atribuem essa grande variaccedilatildeo a alguns fatores (i) ao

incremento de aacutegua no lodo causado pela chuva (ii) o entupimento da areia que

diminuiu a capacidade de percolaccedilatildeo da aacutegua livre do lodo e (iii) ao tipo de lodo

utilizado que apesar da parcela oriunda de tanque seacuteptico estar bem digerida a porccedilatildeo

proveniente de sanitaacuterios puacuteblicos apresentava grande quantidade de mateacuteria orgacircnica

tornando esse lodo pouco digerido e improacuteprio para o desaguamento nesse tipo de

leito

Mortara (2011) estudou a utilizaccedilatildeo de leitos de drenagem como alternativa aos

leitos de secagem Estes primeiros se diferenciam por substituiacuterem a camada de areia

por uma com manta geossinteacutetica e terem reduzida a altura de camada de brita (que

passa a ser somente uma camada de brita nordm 1 ou 2 de 005 a 010 m de espessura)

Essa mudanccedila proporcionou aumento da taxa de retirada da aacutegua livre e portanto

reduccedilatildeo do tempo de drenagem Aleacutem disso o autor cita que a massa de lodo seco

retirada foi menor assim como o trabalho para sua retirada e a estrutura para

21

armazenar o material ateacute sua disposiccedilatildeo final foram menores quando comparados ao

leito de secagem

35 Condicionamento do lodo

O condicionamento eacute um processo que melhora as caracteriacutesticas do lodo com

vistas a processaacute-lo de forma mais eficiente e mais raacutepida jaacute que o lodo geralmente

natildeo eacute facilmente manipulaacutevel Faz-se entatildeo necessaacuterio seu condicionamento para

facilitar o espessamento desaguamento e secagem O condicionamento do lodo pode

se dar por diversos meacutetodos que vatildeo desde a separaccedilatildeo de partiacuteculas soacutelidas das

moleacuteculas de aacutegua (processos fiacutesicos) ateacute a oxidaccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica (processos

quiacutemicos) (AMUDA et al 2008)

Alguns exemplos de processos fiacutesicos empregados satildeo o congelamento do lodo

que proporciona a separaccedilatildeo de parte da aacutegua presente das partiacuteculas soacutelidas (AMUDA

et al 2008) a hidroacutelise teacutermica que permite a liberaccedilatildeo da aacutegua ligada fiacutesico-

quimicamente em temperaturas acima de 100degC o tratamento ultrassocircnico que tambeacutem

pode ser quiacutemico que em ambos os casos causa ruptura da estrutura celular e dos

flocos de micro-organismos atraveacutes do uso de baixas ou altas frequecircncias por processo

de cavitaccedilatildeo ou de reaccedilotildees quiacutemicas (CARREgraveRE et al 2010) A eletrodesidrataccedilatildeo

tambeacutem conhecida como desidrataccedilatildeo assistida por campo eleacutetrico consiste na

aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico que atrai as partiacuteculas de aacutegua eletricamente

carregadas rompendo as ligaccedilotildees com as partiacuteculas soacutelidas do lodo (MAHMOUD et al

2010)

Um outro exemplo de condicionamento eacute a destruiccedilatildeo bioloacutegica celular atraveacutes da

aplicaccedilatildeo de fortes oxidantes quiacutemicos promove a desintegraccedilatildeo bioloacutegica da mateacuteria

orgacircnica do lodo a CO2 e aacutegua e consequentemente reduz o volume do lodo (AMUDA

et al 2008)

A alternativa de condicionamento mais comum nas ETE eacute a utilizaccedilatildeo sais

inorgacircnicos e de poliacutemeros orgacircnicos Satildeo empregados tradicionalmente produtos jaacute

22

utilizados no tratamento de aacutegua e esgoto condicionantes inorgacircnicos como cloreto

feacuterrico sulfato de alumiacutenio e a cal (AMUDA et al 2008 METCALF amp EDDY 1991) A

desvantagem na utilizaccedilatildeo destes eacute o aumento do teor de soacutelidos de 20 a 30 no lodo

enquanto que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos natildeo aumenta significativamente

(METCALF amp EDDY 1991) A escolha e utilizaccedilatildeo de condicionantes inorgacircnicos ou

orgacircnicos deve ser baseada em estudos teacutecnicos e econocircmicos (MORTARA 2011)

Os condicionantes orgacircnicos atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005) Sua

aplicaccedilatildeo em dosagem correta acelera o processo de desaguamento e aumenta o teor

de soacutelidos da torta seca (WPCFM 1988)

A adiccedilatildeo de poliacutemeros ocorre antes da etapa de desaguamento e podem reduzir a

umidade de entrada de 90 a 99 para 65 a 85 dependendo das caracteriacutesticas dos

soacutelidos a serem tratados (METCALF amp EDDY 1991 WPCFM 1988)

Os poliacutemeros podem ser classificados de acordo com a sua carga eleacutetrica em

catiocircnicos aniocircnicos natildeo-iocircnicos e anfoliacuteticos e quanto a sua origem sinteacutetica ou

natural Libacircnio (2005) destaca duas vantagens no uso especiacutefico de poliacutemeros

catiocircnicos de menor peso molecular que se aplicam ao tratamento de lodo de esgoto

Satildeo elas (i) reduccedilatildeo do volume do lodo gerado (ii) maior facilidade de desidrataccedilatildeo do

lodo gerado comparada aos sais de ferro e alumiacutenio

Mortara (2011) realizou ensaios com poliacutemeros sinteacuteticos em lodo de ETE analisou

18 poliacutemeros catiocircnicos 15 soacutelidos e 3 em emulsatildeo associados a um leito de

drenagem no condicionamento do lodo anaeroacutebio Atraveacutes de testes em laboratoacuterio e

em escala piloto constatou que quase todos os poliacutemeros soacutelidos testados produziram

lodos mais facilmente desaguaacuteveis com dosagens relativamente baixas cerca de 2 gkg

de ST-1 enquanto que os poliacutemeros em emulsatildeo tinham dosagens oacutetimas maiores

23

cerca de 6 gkg-1 Tambeacutem se verificou que o condicionamento quiacutemico propiciou maior

drenagem da aacutegua quando comparado ao lodo natildeo condicionado Entretanto natildeo

influenciou a evaporaccedilatildeo e consequentemente os tempos de ciclo de secagem uma

vez que o teor de soacutelidos do lodo sem condicionamento apresentou evoluccedilatildeo

semelhante a dos lodos condicionados ao longo do periacuteodo de secagem

Contudo segundo Abreu Lima (2007) os poliacutemeros sinteacuteticos podem ser

contaminados no processo de produccedilatildeo ou ainda gerar subprodutos (monocircmeros) de

risco agrave sauacutede dos consumidores Uma alternativa a esses condicionantes seria o

emprego de poliacutemeros oriundos de fontes naturais como as plantas e substacircncias

retiradas de animais

Ainda que estes riscos preocupem mais as Estaccedilotildees de Tratamento de Aacutegua (ETA)

jaacute que afetam diretamente a aacutegua captada para abastecimento humano a atenccedilatildeo

deve-se dar no tratamento de esgoto e no gerenciamento do lodo tambeacutem

Considerando que a aacutegua drenada do lodo retorna ao sistema de tratamento e que

esse efluente tratado eacute lanccedilado em um corpo hiacutedrico que posteriormente pode servir

como manancial

Diversos estudos tecircm utilizado poliacutemeros naturais como auxiliares da floculaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua e esgoto Visto que natildeo apresentam riscos agrave sauacutede a longo prazo e

por serem fonte de alimentaccedilatildeo humana em sua maioria De acordo com Di Bernardo

(2005) a utilizaccedilatildeo destes poliacutemeros permite um aumento da velocidade de

sedimentaccedilatildeo dos flocos reduccedilatildeo da accedilatildeo das forccedilas de cisalhamento nos flocos

durante a veiculaccedilatildeo da aacutegua floculada e uma dosagem menor do coagulante primaacuterio

quando estes satildeo sais de alumiacutenio ou ferro

Borba (2001) Arantes Ribeiro amp Paterniani (2012) e Di Bernardo (2005) citam

como exemplo de fonte destes compostos a mandioca (Manihot esculenta) a batata

(Solanum tuberosum L) a quitosana o tanino o quiabo (Abelmoschus esculentus) o

milho (Zea mays) e a moringa (Moringa oleiacutefera)

24

Dentre os poliacutemeros naturais os mais utilizados satildeo os amidos (DI BERNARDO

2005 LIBAcircNIO 2005) O milho a batata a mandioca e o trigo satildeo os alimentos

produzidos em larga escala que mais possuem amido podendo variar a quantidade em

funccedilatildeo da idade do solo da variedade da espeacutecie e do clima

A facilidade de obtenccedilatildeo do poliacutemero o custo e a simplicidade metodoloacutegica do

preparo satildeo fatores importantes para a seleccedilatildeo em trabalhos direcionados agraves

comunidades rurais Dos poliacutemeros pesquisados os originaacuterios da mandioca moringa e

quiabo foram os que mais se adequaram a estes criteacuterios baseando-se em Dantas amp Di

Bernardo (2000) Muyibi et al (2001) e Abreu Lima (2007)

A mandioca (Manihot esculenta) eacute originaacuteria da Ameacuterica do Sul e eacute comum nas

regiotildees tropicais da Aacutefrica e Aacutesia sendo uma importante fonte de alimentaccedilatildeo da

populaccedilatildeo mais pobre e eacute rica em amido Dantas amp Di Bernardo (2000) estudaram o

potencial do amido catiocircnico da mandioca como auxiliar de floculaccedilatildeo no tratamento de

aacuteguas para abastecimento Os resultados obtidos indicaram que este poliacutemero natural

pode ser utilizado em substituiccedilatildeo dos poliacutemeros sinteacuteticos auxiliares de floculaccedilatildeo Natildeo

foram encontradas referecircncias sobre a utilizaccedilatildeo de amido de mandioca em tratamento

de esgoto ou condicionamento de lodo de esgoto

A moringa (Moringa oleifera) eacute provavelmente o poliacutemero natural mais conhecido no

mundo eacute nativa do continente africano presente tambeacutem nas Ameacutericas e Aacutesia Mais

utilizada no tratamento de aacutegua como coagulante tambeacutem satildeo encontradas aplicaccedilotildees

no tratamento de esgoto incluindo efluentes industriais e no lodo de esgoto

Bhuptawat Folkard amp Chaudhari (2006) verificaram o potencial de aplicaccedilatildeo da

moringa no tratamento de esgoto domeacutestico em escala piloto na Iacutendia e obtiveram

64 de remoccedilatildeo de DQO combinando 100 mgL-1 de Moringa oleifera e 10 mgL-1 de

sulfato de alumiacutenio

No tocante agrave utilizaccedilatildeo de moringa no lodo pesquisas realizadas por Muyibi et al

(2001) na Iacutendia e Ademiluyi (1988) Nigeacuteria indicaram seu potencial como

25

condicionante quiacutemico do lodo de esgoto diminuindo a resistecircncia agrave filtraccedilatildeo Muyibi et

al (2001) testaram a soluccedilatildeo da semente de moringa sem casca o poacute seco da

semente sem casca e o oacuteleo da semente de moringa em lodo proveniente de uma

estaccedilatildeo de tratamento de esgoto A dosagem foi determinada por dois meacutetodos (i)

reduccedilatildeo de volume do lodo em teste de jarros (apoacutes 30 min de sedimentaccedilatildeo) e (ii)

resistecircncia especiacutefica do lodo

No primeiro meacutetodo as dosagens oacutetimas encontradas foram de 4750 4000 e 6000

mgL-1 para a soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente

Chegando a reduccedilatildeo maacutexima de 26 19 e 26 vezes o volume inicial do lodo para a

soluccedilatildeo de moringa sem casca oacuteleo e poacute seco respectivamente Esses resultados

indicam o potencial da moringa em decantadores ou outras unidades de tratamento que

retenham lodo por certo tempo

No segundo teste realizado empregou-se somente a soluccedilatildeo de moringa sem

casca e o oacuteleo e a soluccedilatildeo com oacuteleo teve melhor resultado com dosagem de 4000

mgL-1 enquanto que para a soluccedilatildeo de moringa sem casca foi de 4500 mgL-1 A razatildeo

para esses resultados ligeiramente controversos ainda eacute desconhecida mas os

pesquisadores acreditam que a remoccedilatildeo do oacuteleo da semente possa produzir flocos

mais leves o que favoreceria a filtraccedilatildeo Aleacutem disso por ter baixo peso molecular e ser

um poliacutemero catiocircnico os flocos formados satildeo leves pequenos e reteacutem menos a fraccedilatildeo

de aacutegua ligada fiacutesico-quimicamente agraves partiacuteculas soacutelidas do lodo indicando a

possibilidade da reduccedilatildeo da aacuterea dos leitos de secagem convencionais Poreacutem ainda

satildeo necessaacuterias pesquisas aprofundadas sobre a questatildeo

O uso de moringa no lodo foi comparado aos sais de alumiacutenio e ferro por Ademiluyi

(1988) A amostra de lodo utilizada foi coletada no tanque de sedimentaccedilatildeo da ETE da

Universidade da Nigeacuteria que trata esgoto domeacutestico A sensibilidade relativa do lodo

aos poliacutemeros mostrou que o lodo proveniente de esgoto domeacutestico tem menor

sensibilidade a moringa do que ao sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico Aleacutem disso a

concentraccedilatildeo de moringa foi menor no liquido filtrado do que os sais metaacutelicos o que

26

pode ser vantajoso em Estaccedilotildees de Tratamento de Esgoto Poreacutem as dosagens oacutetimas

encontradas foram mais altas para a moringa do que para os sais metaacutelicos 215 17 e

17 gL-1 para a moringa sulfato de alumiacutenio e cloreto feacuterrico respectivamente

Entretanto o baixo custo e o fato da moringa ser um poliacutemero natural a tornam

aplicaacutevel como condicionante do lodo

Outro poliacutemero natural potencialmente condicionante do lodo eacute o quiabo

(Abelmoschus esculentus) que tem origem na Aacutefrica mas eacute produzido em todo o globo

sendo conhecido por suas propriedades nutritivas

Anastasakis Kalderis amp Diamadopoulos (2009) estudaram o quiabo como floculante

no tratamento de esgoto utilizando como coagulante o sulfato de alumiacutenio Foi

realizada a mucilagem do quiabo para a extraccedilatildeo do oacuteleo e a dosagem oacutetima foi obtida

atraveacutes do teste de jarros Como amostras de esgoto foram utilizadas esgoto sinteacutetico e

um efluente biologicamente tratado O estudo comprovou as propriedades floculantes

do quiabo No esgoto sinteacutetico em sua dosagem oacutetima de 0005 g L-1 removeu 93 96 e

97 de turbidez depois de 10 20 e 30 minutos do tempo de sedimentaccedilatildeo

respectivamente Isso representou uma adiccedilatildeo de 25 9 e 10 de remoccedilatildeo da turbidez

quando se utilizou somente sulfato de alumiacutenio em 10 20 e 30 minutos

respectivamente

No efluente biologicamente tratado a dosagem oacutetima para 10 minutos foi de 0020

gL-1 com remoccedilatildeo 70 da turbidez Para os tempos de sedimentaccedilatildeo de 20 e 30

minutos a dosagem foi menor (00025 gL-1) alcanccedilando a reduccedilatildeo de 71 e 74 de

turbidez Incrementando em 19 10 e 10 a remoccedilatildeo de turbidez utilizando-se somente

de sulfato de alumiacutenio

Abreu Lima (2007) realizou testes com o quiabo verde e maduro e constatou que o

fruto maduro possui melhores propriedades coagulantes que o fruto verde fato positivo

jaacute que o quiabo maduro eacute rejeitado pelo consumidor e torna-se um resiacuteduo O autor

tambeacutem comparou as teacutecnicas de aplicaccedilatildeo do poliacutemero a utilizaccedilatildeo do oacuteleo extraiacutedo

27

atraveacutes da mucilagem e a pulverizaccedilatildeo apoacutes a moagem do quiabo Concluindo que a

segunda teacutecnica a forma mais simples de aplicaccedilatildeo proporcionou resultados positivos

no tratamento de aacutegua e esgoto

36 Pavimento permeaacutevel

Aleacutem da aplicaccedilatildeo de poliacutemeros a utilizaccedilatildeo de pisos drenantes como constituintes

do leito de secagem pode otimizar o desaguamento do lodo de esgoto Constitui-se em

alternativa simples e de baixo custo para ETE de pequeno porte localizadas em

comunidades rurais Aleacutem disso a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais melhoraria a

qualidade da torta seca em termos de nutrientes aspecto positivo para a aplicaccedilatildeo de

lodo na agricultura como alternativa agrave adubaccedilatildeo quiacutemica

Os pavimentos permeaacuteveis satildeo utilizados haacute mais de trecircs deacutecadas nos Estados

Unidos da Ameacuterica e na Inglaterra e Alemanha (PRISMA 2013) como controle

estrutural alternativo de drenagem urbana e fazem parte do conjunto de teacutecnicas

intitulado de Best manegement practices (BMP) pela agecircncia ambiental norte-

americana Enviromental Protection Agency (USEPA) criado na deacutecada de 1980 que

tem como objetivo resolver os problemas de drenagem na proacutepria bacia

Essas teacutecnicas incluem construccedilatildeo de estruturas fiacutesicas para armazenamento e

infiltraccedilatildeo do escoamento como reservatoacuterios trincheiras de infiltraccedilatildeo e pavimentos

permeaacuteveis na tentativa de compensar os impactos negativos da grande

impermeabilizaccedilatildeo do solo causada pela urbanizaccedilatildeo (CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007)

Estes uacuteltimos por possuiacuterem espaccedilos livres na sua estrutura permitem que aacutegua

e ar o atravessem e satildeo geralmente empregados em via de pedestres e veiacuteculos e

estacionamentos para auxiliar na drenagem urbana (MARCHIONI amp SILVA 2010)

No Brasil estes pavimentos foram introduzidos recentemente e em 2006 a

Prefeitura Municipal de Porto Alegre publicou o Decreto Nordm153712006 que

regulamenta as medidas de controle de drenagem urbana aponta como alternativa

28

para reduccedilatildeo de aacutereas impermeaacuteveis em terrenos com aacutereas inferiores a 100 ha a

utilizaccedilatildeo de pavimentos permeaacuteveis abatendo 50 da aacuterea impermeaacutevel do terreno

(CRUZ SOUZA amp TUCCI 2007) A Figura 4 mostra a sua utilizaccedilatildeo no Brasil

Figura 4 - Exemplo de aplicaccedilatildeo de pavimento permeaacutevel em estacionamento

FONTE MARCHIONI amp SILVA (2010)

Estes pavimentos podem ser fabricados com areia pedregulho argila expandida

fibra de coco cimento e poacute de pedra e estaacute em curso a normatizaccedilatildeo pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas para a fabricaccedilatildeo destes pisos A produccedilatildeo deste tipo

de piso estaacute se disseminando no paiacutes e sua utilizaccedilatildeo poderia permitir a reduccedilatildeo da

aacuterea do leito Uma vez que o lodo pode ser drenado em cerca de metade da aacuterea

superficial enquanto que ao se empregar o leito de secagem tradicionalmente sugerido

pela NBR 122091992 a infiltraccedilatildeo somente ocorre entre os vatildeos dos tijolos onde estaacute

presente a areia (ABNT 1992)

29

4 METODOLOGIA

O trabalho foi desenvolvido nos Laboratoacuterios de Estrutura (LES) Materiais da

Construccedilatildeo (LMC) Protoacutetipos (LABPRO) Reuso (LABREUSO) e Saneamento

(LABSAN) pertencentes agrave Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da

Universidade Estadual de Campinas

41 Pavimento permeaacutevel

O pavimento permeaacutevel foi fornecido pela empresa Villa Stone Comeacutercio e

Induacutestria de Materiais Baacutesicos para Construccedilatildeo Limitada localizada no distrito de Baratildeo

Geraldo Campinas (SP)

Os pavimentos permeaacuteveis utilizados na pesquisa satildeo compostos de pedrisco de

basalto e cimento na proporccedilatildeo de 80 e 20 respectivamente As amostras utilizadas

tecircm aproximadamente 006 m de altura e foram cortados em diacircmetro igual a 010 m

com o emprego de uma extratora de corpo de prova como mostram as Figuras 5 e 6

Figura 5 - Pavimento permeaacutevel utilizado no projeto

30

Figura 6 - Extratora de corpo de prova utilizada para o corte do pavimento utilizado na pesquisa

A caracterizaccedilatildeo destes pisos drenantes foi realizada com a determinaccedilatildeo das

dimensotildees massa volume de vazios e taxa de infiltraccedilatildeo conforme apresentados a

seguir

Dimensotildees e massa As dimensotildees foram mensuradas com o uso de paquiacutemetro

e a massa com uso de balanccedila semi analiacutetica A altura diacircmetro e massa meacutedia das

peccedilas de pavimento cortadas foi de 0006 m 01 m e 0695 kg respectivamente

Iacutendice de vazios A metodologia adotada baseou-se na norma NBR NM 532009

de Determinaccedilatildeo de massa especiacutefica massa especiacutefica aparente e absorccedilatildeo de aacutegua

de agregados grauacutedos e na norma NBR 108381988 de Solo - Determinaccedilatildeo da massa

especiacutefica aparente de amostras indeformadas com emprego de balanccedila hidrostaacutetica -

Meacutetodo de ensaio O iacutendice de vazios meacutedio foi de 043 e a porosidade de 2975

31

Taxa de infiltraccedilatildeo A forma de determinaccedilatildeo seraacute apresentada no subitem 45

42 Lodo

Coletou-se aproximadamente 200 L de lodo de tanques seacutepticos Cerca de 70 L

de lodo utilizado foram coletados no mecircs de abril de 2013 provenientes de um tanque

seacuteptico operado pela Companhia de Saneamento Baacutesico do Estado de Satildeo Paulo

(SABESP) Sendo um tanque seacuteptico de cacircmara uacutenica com capacidade de

aproximadamente 40 msup3 e atende cerca de 500 famiacutelias no municiacutepio de Satildeo Miguel

Arcanjo ndash SP Ao longo dos 20 anos de operaccedilatildeo desta pequena estaccedilatildeo nunca havia

sido feita a retirada de lodo

Devido a dificuldades com o transporte e a distacircncia entre este tanque seacuteptico e

a universidade natildeo foi possiacutevel coletar a quantidade necessaacuteria utilizada no projeto A

quantidade restante foi entatildeo fornecida pela Sociedade de Abastecimento de Aacutegua e

Esgoto SA (SANASA) O lodo foi retirado do tanque seacuteptico da Estaccedilatildeo de Tratamento

de Esgoto Bandeirantes situada no municiacutepio de Campinas cujo tratamento se daacute por

tanques seacutepticos seguidos de filtro anaeroacutebio A coleta de lodo foi realizada no mecircs de

maio de 2013 Ao contraacuterio do lodo disponibilizado pela SABESP o montante de lodo

retirado desta ETE ainda natildeo estava estabilizado por ter pouca idade e ter sido

realizada uma grande retirada do lodo do tanque cerca de um mecircs antes da data da

coleta Desde entatildeo as aliacutequotas de lodo coletadas foram misturadas e armazenadas

numa caixa drsquoaacutegua de 500 L no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

A caracterizaccedilatildeo do lodo foi feita no Laboratoacuterio de Saneamento (LABSAN)

sendo baseada nos seguintes paracircmetros tempo de succcedilatildeo capilar soacutelidos totais

soacutelidos suspensos totais soacutelidos suspensos fixos e volaacuteteis pH e alcalinidade Essa

caracterizaccedilatildeo foi realizada anteriormente a execuccedilatildeo de cada uma das seacuteries

32

Para a dosagem dos poliacutemeros Metcalf amp Eddy (1991) relatam que deve ser

realizada em laboratoacuterio considerando a origem do lodo a sua idade o pH a

alcalinidade e a concentraccedilatildeo de soacutelidos bem como o meacutetodo de desaguamento a ser

utilizado e recomenda a utilizaccedilatildeo do teste de filtraccedilatildeo a vaacutecuo para caacutelculo da

dosagem

Todas as anaacutelises para caracterizaccedilatildeo do lodo foram baseadas no Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2012)

Para a anaacutelise do teor de soacutelidos da torta seca dos sistemas homogeneizou-se

inicialmente a torta obtida de cada sistema utilizando-se uma aliacutequota de

aproximadamente 0005 kg que foi pesada em balanccedila analiacutetica jaacute na caacutepsula A

amostra entatildeo foi deixada por no miacutenimo 12h em estufa a 100ordmC para obtenccedilatildeo dos

Soacutelidos Totais Para os Soacutelidos Totais Fixos e Volaacuteteis a metodologia foi adaptada para

evitar emissatildeo de fumaccedila devido agrave alta fraccedilatildeo de mateacuteria orgacircnica presente no lodo

Para isso a amostra natildeo foi colocada na mufla diretamente a 550degC A temperatura foi

escalonada mantendo-se inicialmente a 200ordmC por 30 minutos elevando-se a

temperatura para 300ordmC por mais 30 minutos e entatildeo elevando-se a temperatura para

550degC por mais 1 hora Tambeacutem evitou-se colocar na mufla massas maiores que 0015

kg de lodo seco pois acima desta quantidade verificou-se emissatildeo de fumaccedila

Teste de Jarros Embora natildeo forneccedila dados quantitativos sobre a capacidade

dos poliacutemeros no condicionamento do lodo produz informaccedilatildeo qualitativa (quanto a

formaccedilatildeo de flocos) de forma raacutepida (WPCFM 1988) Por esta razatildeo o teste foi

utilizado para preparo da soluccedilatildeo estoque dos poliacutemeros e para o condicionamento do

lodo para a anaacutelise das dosagens oacutetimas (WPCFM 1988 MORTARA 2011) A Figura 7

ilustra a utilizaccedilatildeo deste meacutetodo no condicionamento do lodo

33

Figura 7 - Teste de jarros para dosagem oacutetima de poliacutemero

Tempo de Succcedilatildeo Capilar conhecido como CST - sua sigla na liacutengua inglesa

para Capillary Suction Time - eacute um dos meacutetodos mais utilizados em pesquisas sobre o

desaguamento do lodo Eacute um teste empiacuterico que auxilia na determinaccedilatildeo da dosagem

oacutetima de poliacutemeros sendo indicado por Vesilind (1988) WPCFM (1988) Metcalf amp

Eddy (1991) Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) Andreoli (2009) e APHA et al

(2012) Apesar do inconveniente de trabalhar com pequenos volumes acarretando na

seleccedilatildeo de uma fase do efluente clarificado e de flocos quando o lodo eacute condicionado

organicamente Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) afirmam que o teste ainda estaacute entre

as teacutecnicas mais utilizadas para definiccedilatildeo da filtrabilidade do lodo Algumas destas

razotildees eacute a rapidez e simplicidade na realizaccedilatildeo pois determina em segundos quanto

tempo a aacutegua presente no lodo leva para percorrer um meio poroso atraveacutes de um

equipamento utilizando-se uma pequena quantidade de amostra

Jin Wileacuten amp Lant (2003) verificaram uma boa relaccedilatildeo estatiacutestica entre os valores

de CST e EPS e relacionaram altos valores de floculabilidade hidrofobicidade cargas

negativas das superfiacutecies e viscosidade agrave grande quantidade de aacutegua fiacutesico-

quimicamente ligada e longos CST Contudo constataram que as caracteriacutesticas

morfoloacutegicas determinadas como o tamanho dos flocos dimensatildeo fractal e iacutendice de

34

filamento tecircm estatisticamente fracas correlaccedilotildees com a quantidade de aacutegua ligada

fiacutesico-quimicamente e o tempo do CST

Como ilustra a Figura 8 o teste eacute realizado em um aparelho denominado CST

(Capilary Succcedilatildeo Time) que consiste em duas placas de acriacutelico um cilindro metaacutelico

um filtro de papel trecircs contatos eleacutetricos fixados em dois ciacuterculos concecircntricos que

circundam uma abertura circular no meio da placa e um cronocircmetro

O papel eacute colocado entre as duas placas de acriacutelico e o cilindro metaacutelico eacute

encaixado na abertura circular O teste eacute feito com 68 mL de lodo colocado dentro do

cilindro A aacutegua contida no lodo atravessa o filtro de papel cromatograacutefico (Whatman n

17 tamanho 7 x 9 cm) Apoacutes percorrer 08 cm a aacutegua chega ao ciacuterculo interno que

conteacutem dois dos contatos eleacutetricos dispara-se o cronocircmetro quando a aacutegua percorre

mais 07 cm chegando ao ciacuterculo externo o terceiro contato eleacutetrico para a contagem

do tempo (VESILIND 1988) A Tabela 2 indica os meacutetodos utilizados para anaacutelise do

lodo

Tabela 2 - Meacutetodos utilizados na anaacutelise do lodo

Paracircmetro Meacutetodo Soacutelidos Totais Standard Methods 20 2540

Soacutelidos Suspensos Totais Standard Methods 20 2540 Alcalinidade Standard Methods 20 2320 B

pH Standard Methods 20 4500 B Teste de Succcedilatildeo Capilar Standard Methods 20 2710 G

35

Figura 8 - Aparelho utilizado para aferir o Tempo de Succcedilatildeo Capilar (Capilary Suction Time)

43 Poliacutemeros

Na pesquisa estudou-se o efeito do uso de diferentes poliacutemeros naturais

(moringa mandioca e quiabo) e um sinteacutetico no desaguamento do lodo Ressalva-se

que foram elegidas metodologias simplificadas e de baixo custo cuja produccedilatildeo e

preparo podem se dar em ETE de pequeno porte localizadas em comunidades rurais

eou isoladas Os poliacutemeros sinteacutetico e os naturais oriundos da mandioca e do quiabo

foram aplicados em soluccedilatildeo aquosa e o poliacutemero da moringa foi aplicado em poacute

diretamente sobre o lodo As sementes de moringa foram obtidas do Campo

Experimental da Faculdade de Engenharia Agriacutecola ndash UNICAMP e da Coordenadoria de

Assistecircncia Teacutecnica Integral (CATI) de Pederneiras e Mariacutelia ambas localizadas no

estado de Satildeo Paulo O amido de mandioca eacute extraiacutedo das partes comestiacuteveis da

mandioca sendo conhecido comercialmente por feacutecula ou polvilho doce O quiabo

tambeacutem eacute disponiacutevel comercialmente e foi obtido na Central de Abastecimento SA

36

(CEASA) de Campinas e o poliacutemero sinteacutetico utilizado Superflocreg 8394 foi doado pela

empresa Kemira Os poliacutemeros foram preparados obedecendo os criteacuterios de

simplicidade e baixo custo utilizando as metodologias abaixo

Superflocreg 8394 Eacute uma poliacrilamida catiocircnica de baixo peso molecurar e pode

ser utilizada nas etapas de desaguamento de lodos e clarificaccedilatildeo das aacuteguas numa

ampla variedade de induacutestrias O preparo da soluccedilatildeo estoque foi feito na concentraccedilatildeo

maacutexima indicada pela empresa 05 no teste de jarros com agitaccedilatildeo de

aproximadamente 250 rpm - gradiente de velocidade2 (G) asymp 160 s-1 - por 60 minutos

com o objetivo de homogeneizar totalmente a soluccedilatildeo (KEMIRA [sd]) A soluccedilatildeo foi

aplicada no lodo em teste de jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s

diminuindo- se a velocidade para 100 rpm (Gasymp 64 s-1) por mais 5 min

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Para obtenccedilatildeo do poliacutemero da mandioca

seguiu-se as orientaccedilotildees de Dantas amp Di Bernardo (2000) que utilizaram amido de

mandioca catiocircnico waxy (um tipo de amido modificado) Segundo Di Bernardo (2005)

os gracircnulos de amido satildeo insoluacuteveis em aacutegua abaixo de 50degC Para tornaacute-los soluacuteveis

portanto eacute preciso aquecer a suspensatildeo de amido na aacutegua aleacutem da temperatura criacutetica

para que os gracircnulos absorvam a aacutegua e intumesccedilam formando uma pasta gelatinosa

Para obtenccedilatildeo deste amido a feacutecula da mandioca foi aquecida agrave temperatura de 80 plusmn

5degC com agitaccedilatildeo constante ateacute a formaccedilatildeo da pasta gelatinosa como ilustrado na

Figura 9 Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 e adicionou-se ao lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5

min

2 Gradiente de velocidade calculado considerando a mesma viscosidade da aacutegua

37

Figura 9 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir da mandioca

Moringa (Moringa oleifera) Ilustrada na Figura 10 eacute um poliacutemero catiocircnico e sua

metodologia foi realizada adaptando-se a metodologia de Muyibi et al (2001) e Arantes

Ribeiro amp Paterniani (2012) Primeiramente as sementes foram descascadas e moiacutedas

para obtenccedilatildeo de um poacute sendo posteriormente homogeneizadas em peneira com

abertura de 0125 mm O poacute obtido foi utilizado diretamente sobre o lodo em teste de

jarros com agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se a velocidade para 100

rpm por mais 5 min

38

Figura 10 - Semente de Moringa oleiacutefera

FONTE FEAGRI (2004)

Quiabo (Abelmoschus esculentus) Eacute um poliacutemero aniocircnico e adaptou-se a

metodologia apresentada por Abreu Lima (2007) que consiste no uso do fruto do

quiabo maduro e seco (rejeitado pelo consumidor) O processo consistiu na lavagem do

quiabo para remoccedilatildeo de resiacuteduos provenientes do solo exposiccedilatildeo ao sol ateacute a total

secagem dos frutos e moagem em um moedor eleacutetrico Adicionou-se aacutegua destilada ao

poacute que foi obtido nas peneiras de 0841 mm e 0149 mm nas concentraccedilotildees de 50 e 45

gL-1 respectivamente homogeneizando as soluccedilotildees em teste de jarros a 250 rpm ateacute

total dissoluccedilatildeo (cerca de 15 min para a primeira e 2h para a segunda) A primeira

soluccedilatildeo que possuiacutea partiacuteculas maiores do quiabo foi peneirada em funil de Buumlchner

para utilizaccedilatildeo somente da ldquobabardquo formada Essa praacutetica natildeo foi necessaacuteria para a

segunda soluccedilatildeo As duas soluccedilotildees foram adicionadas ao lodo em teste de jarros com

agitaccedilatildeo inicial de 250 rpm por 10 s diminuindo- se para 100 rpm por mais 5 min como

ilustra a Figura 11

39

Figura 11 - Preparo da soluccedilatildeo de poliacutemero produzida a partir do quiabo

44 Montagem dos leitos de secagem

Os sistemas foram montados em escala de bancada sendo que cada leito de

secagem a ser testado foi composto por um tubo de PVC com diacircmetro de 010 m Os

tubos foram acoplados atraveacutes de uma luva a uma reduccedilatildeo excecircntrica de 100 x 50 mm

cujo objetivo eacute facilitar o escoamento da aacutegua percolada minimizando possiacuteveis

perdas O pavimento permeaacutevel foi fixado na parte interna do tubo de PVC e

impermeabilizado no periacutemetro com veda calha impedindo a passagem de aacutegua ou

soacutelidos entre o pavimento e o tubo

Conforme pode ser visualizado na Figura 12 foram construiacutedas trecircs diferentes

composiccedilotildees para o leito de secagem Com o objetivo de evitar diferenccedilas na influecircncia

da evaporaccedilatildeo nos sistemas haacute uma mesma altura livre de 075 m na parte superior de

cada tubo

40

Figura 12 - Sistema de bancada de leito de secagem utilizado na pesquisa

a) Sistema convencional foi construiacutedo baseado nas orientaccedilotildees da

NBR122091992 Sobre o pavimento permeaacutevel foram adicionadas camadas de

aproximadamente 020 m de brita e 015 m de areia A norma prevecirc a utilizaccedilatildeo

de tijolos sobre a camada de brita entretanto desconsiderou-se o uso dos

mesmos devido ao fato de que a infiltraccedilatildeo somente ocorrer entre os vatildeos dos

tijolos onde estaacute presente a areia Neste caso o pavimento permeaacutevel cumpriu

unicamente a funccedilatildeo de sustentar o sistema impedindo o arraste da brita e da

areia para fora do conjunto natildeo interferindo na capacidade drenante do leito

b) Pavimento permeaacutevel O sistema foi composto somente com o pavimento

permeaacutevel

c) Pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia Sobre pavimento

permeaacutevel foi adicionada uma camada de 001 m de areia Neste conjunto foi

41

possiacutevel avaliar se a colocaccedilatildeo de fina camada de areia impediu o entupimento

dos poros do pavimento permeaacutevel pelo lodo

A areia utilizada foi classificada como meacutedia pelo procedimento da NBR NM

2482003 Possuindo diacircmetro efetivo D10 018mm coeficiente de desuniformidade

CD 318 e porosidade de 48

Foram construiacutedos quinze sistemas para a aplicaccedilatildeo do lodo com adiccedilatildeo dos

poliacutemeros separadamente A Tabela 3 ilustra os pavimentos equivalentes aos sistemas

pavimento permeaacutevel (P) pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia (P+A) e

convencional (C)

Tabela 3 - Organizaccedilatildeo dos sistemas

Pavimentos Sistemas Poliacutemeros

1 P (1) Sem poliacutemero

2 P+A (1) Sem poliacutemero

3 C (1) Sem poliacutemero

4 P (2) Sinteacutetico

5 P+A (2) Sinteacutetico

6 C (2) Sinteacutetico

7 P (3) Mandioca

8 P+A (3) Mandioca

9 C (3) Mandioca

10 P (4) Moringa

11 P+A (4) Moringa

12 C (4) Moringa

13 P (5) Quiabo

14 P+A (5) Quiabo

15 C (5) Quiabo

Com o objetivo de evitar influecircncia da precipitaccedilatildeo os sistemas foram dispostos

em local coberto por telhas e cobertura plaacutestica que foi fixada atraacutes da bancada

Abaixo as Figuras 13 e 14 mostram a bancada de experimentaccedilatildeo

42

Figura 13 - Bancada experimental localizada no Laboratoacuterio de Protoacutetipos

Figura 14 - Detalhe dos sistemas em utilizaccedilatildeo na bancada experimental

43

45 Taxa de infiltraccedilatildeo

A taxa de infiltraccedilatildeo foi determinada a partir de testes realizados com cada

sistema O teste consistiu na manutenccedilatildeo de uma altura de coluna de aacutegua constante

sobre os leitos em estudo e com a coleta e mediccedilatildeo do volume de aacutegua percolada

atraveacutes do pavimento a cada 5 segundos3 Este teste foi feito em quintuplicata tendo-se

em vista a obtenccedilatildeo de um conjunto confiaacutevel de dados

Com o objetivo de avaliar a viabilidade da reutilizaccedilatildeo dos pavimentos apoacutes a sua

primeira utilizaccedilatildeo estes foram limpos com lavadora de alta pressatildeo para retirar

partiacuteculas residuais de lodo que restaram nos sistemas Depois da limpeza os

pavimentos foram submetidos a um novo teste de infiltraccedilatildeo Quando estes

apresentaram resultados significativamente inferiores ao primeiro teste foram

mergulhados em aacutegua com soluccedilatildeo detergente por uma semana com o propoacutesito de

dissolver oacuteleos e graxas possivelmente aderidos aos pavimentos Descartaram-se

aqueles que apresentaram taxas de infiltraccedilatildeo discrepantes para isso foi utilizado o

meacutetodo estatiacutestico de normalidade

Posteriormente foram calculadas as taxas de infiltraccedilatildeo dos sistemas

convencional e pavimento permeaacutevel acrescido de camada de areia obedecendo-se os

mesmos criteacuterios de validaccedilatildeo estatiacutestica

46 Avaliaccedilatildeo dos sistemas quanto ao desaguamento do lodo

Para anaacutelise da eficiecircncia do desaguamento nos sistemas foi comparado o

volume de lodo aplicado sobre os leitos e a aacutegua percolada de cada sistema ao longo

do tempo Para mensuraccedilatildeo do volume de aacutegua percolado colocou-se abaixo de cada

sistema um beacutequer que armazenou a aacutegua percolada No primeiro dia realizou-se um

monitoramento por 12 h sendo que o intervalo de tempo entre as coletas foi

significativamente menor nas primeiras horas devido ao desaguamento mais intenso

3 O tempo foi determinado em funccedilatildeo da capacidade de afericcedilatildeo da vazatildeo infiltrada de modo que tempos

maiores teriam infiltraccedilotildees aleacutem da capacidade de medida dos instrumentos utilizados no experimento

44

A avaliaccedilatildeo do desaguamento do lodo seria realizada na seguinte ordem Seacuterie

1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero Seacuterie 2 Adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico Seacuterie 3 Adiccedilatildeo de

poliacutemero extraiacutedo da Mandioca Seacuterie 4 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo da Moringa Seacuterie

5 Adiccedilatildeo de poliacutemero extraiacutedo do Quiabo como ilustrado na Tabela 4 As seacuteries foram

realizadas em triplicata

Tabela 4 - Avaliaccedilatildeo dos sistemas

Seacuterie Poliacutemero Sistema

Seacuterie 1 Sem adiccedilatildeo de poliacutemero

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 2 Poliacutemero sinteacutetico

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 3 Mandioca

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 4 Moringa

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

Seacuterie 5 Quiabo

Pavimento permeaacutevel

Pavimento permeaacutevel + areia

Convencional

461 Avaliaccedilatildeo do desaguamento sem adiccedilatildeo de poliacutemero (Seacuterie 1)

Para a disposiccedilatildeo nos leitos de secagem utilizou-se volume de 20 L de lodo

para cada sistema em todas as seacuteries

45

462 Avaliaccedilatildeo do desaguamento com adiccedilatildeo de poliacutemeros (Seacuteries 2 a 5)

Para as amostras de lodo que tiveram adiccedilatildeo de poliacutemero foi utilizado o Teste de

Jarros para preparo da soluccedilatildeo estoque e condicionamento do lodo para a avaliaccedilatildeo da

dosagem e formaccedilatildeo de flocos Atraveacutes do CST determinou-se a dosagem oacutetima dos

poliacutemeros (Item 42) Apoacutes esta etapa obedeceu-se a mesma metodologia empregada

na dosagem isto eacute primeiramente o lodo foi condicionado com poliacutemero sendo entatildeo

aplicado nos sistemas

463 Sistema controle

Aleacutem dos sistemas com lodo utilizou-se um controle para aferir a quantidade de

aacutegua sujeita a evaporaccedilatildeo no local Este controle consistiu em uma coluna drsquoaacutegua feita

de tubo de PVC do mesmo modo em que o utilizado nos sistemas de desaguamento

permitindo a comparaccedilatildeo entre o volume de aacutegua inicial (2 L) e o restante apoacutes o tempo

despendido pelo desaguamento Para isso utilizou-se o princiacutepio dos vasos

comunicantes ilustrado na Figura 15

46

Figura 15 - Coluna drsquoaacutegua utilizada como controle na bancada experimental

464 Avaliaccedilatildeo do Lodo Desaguado

As amostras de torta seca foram retiradas quando os desaguamentos dos

sistemas cessaram Analisou-se o teor de umidade obtido em cada sistema expresso

pela anaacutelise de Soacutelidos Totais

47

5 RESULTADOS

51 Taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas

O teste para determinaccedilatildeo da taxa de infiltraccedilatildeo foi realizado em todos os

pavimentos e nos sistemas de pavimento com adiccedilatildeo de areia e convencional

Primeiramente realizou-se os testes nos quinze pavimentos A meacutedia encontrada foi de

1144 mL plusmn 6229 e CV 005 (em 5 segundos de infiltraccedilatildeo) Verificou-se que as taxas de

infiltraccedilatildeo de aacutegua dos mesmos tinham indiacutecios de normalidade4 em seguida fez-se o

boxplot (Figura 34 Apecircndice B) e verificou-se a existecircncia de dois valores atiacutepicos (768

e 852 mL) por fim buscou-se confirmar se estes pontos apontados eram taxas de

infiltraccedilatildeo fora do padratildeo apresentado pelos demais pavimentos Observa-se que estes

dois pavimentos (2 e 14) foram utilizados em testes preliminares com o objetivo de

verificar a viabilidade do projeto Como seriam avaliados tambeacutem o pavimento

permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia utilizou-se esses pavimentos nestes sistemas pois a

taxa de infiltraccedilatildeo neste caso eacute menor devido a esta camada de areia possibilitando

seu uso para este fim

A taxa de infiltraccedilatildeo dos sistemas pavimento permeaacutevel acrescido de areia e

convencional foram calculados do mesmo modo A meacutedia destes foi de 182 mL plusmn 209 e

CV 01 para o primeiro e de 526 mL plusmn1433 e CV 027 para o segundo

52 Caracterizaccedilatildeo do lodo bruto

Realizou-se caracterizaccedilatildeo do lodo durante o periacuteodo de agosto a fevereiro de

2014 Observou-se que o lodo sofreu perda de aacutegua deste periacuteodo devido agraves condiccedilotildees

de acondicionamento uma vez que recebeu forte insolaccedilatildeo e o recipiente em que

estava natildeo possuiacutea condiccedilotildees ideais de vedaccedilatildeo tendo possivelmente uma perda de

aacutegua livre por evaporaccedilatildeo elevando o valor de soacutelidos Para caracterizaccedilatildeo deste lodo

no entanto os valores obtidos de Soacutelidos Totais foram considerados respeitando-se o

4 Isto eacute que tem indiacutecios de uma distribuiccedilatildeo de probabilidade normal

48

intervalo de confianccedila conforme o Boxplot da Figura 30 Apecircndice A Todavia o pH e a

alcalinidade natildeo sofreram interferecircncia com estas condiccedilotildees A Tabela 5 mostra que o

lodo utilizado foi mais concentrado que usualmente encontrado na literatura (tendo em

meacutedia 77634 mgL-1 de ST plusmn 669003 e CV 009) mas como citado por Andreoli (2009)

o lodo de tanque seacuteptico possui grande variabilidade e dependendo da forma em que eacute

retirado pode apresentar-se mais ou menos concentrado

Tabela 5 - Comparaccedilatildeo entre dados encontrados na literatura e na presente pesquisa

Paracircmetros PHILIPPI et

al (1999) Withers Jarvie amp Stoate (2011)

Moussavi Kazembeigi amp

Farzadkia (2010) Neste trabalho

Meacutedia Meacutedia Meacutedia Meacutedia plusmn CV

ST (mgL-1

) 1083 - 1070 77634 66900 009

STV (mgL-1

) 673 - - 35164 23127 007

pH 66 73 73 70 02 003

Alcalinidade (mg CaCO3L

-1)

- 6085 480 2300 3438 015

49

Os Soacutelidos Totais e Soacutelidos Suspensos Totais fazem parte do conjunto de

paracircmetros mais importantes do lodo e satildeo dependentes do tipo de processo de

tratamento de esgoto e do tratamento do lodo Tiacutepicas concentraccedilotildees de ST estatildeo na

faixa de 2 a 12 no lodo bruto e 12 a 30 no lodo desaguado No lodo seco ou

compostado esses valores podem alcanccedilar 50 (SHAMMAS amp WANG 2008)

Outro importante paracircmetro eacute a relaccedilatildeo entre os Soacutelidos Totais Volaacuteteis e

Soacutelidos Totais (STVST) que de acordo com Metcalf amp Eddy (1991) Shammas amp Wang

(2008) e Andreoli (2009) eacute uma boa indicaccedilatildeo da fraccedilatildeo orgacircnica dos soacutelidos e de seu

niacutevel de digestatildeo A relaccedilatildeo encontrada neste trabalho foi em meacutedia de 046 sendo

valores proacuteximos aos encontrados por Andreoli et al (2009) em RAFA de 055

A relaccedilatildeo meacutedia de SSVSST neste trabalho foi de 047 plusmn001 e CV 002

semelhante agrave encontrada para STVST Moussavi Kazembeigi amp Farzadkia (2010)

correlacionaram os valores de SSVSST tambeacutem em tanque seacuteptico com o mesmo

objetivo e essa relaccedilatildeo foi de 057 classificando o lodo como estabilizado

Eacute necessaacuterio observar que a relaccedilatildeo entre STVST tiacutepica de um lodo primaacuterio eacute

de 075 a 080 proacutepria de lodos natildeo digeridos (METCALF amp EDDY 1991 ANDREOLI

VON SPERLING amp FERNANDES 2001 ANDREOLI et al 2009) O lodo proveniente de

tanques seacutepticos eacute classificado como lodo primaacuterio como o gerado em decantadores

primaacuterios Contudo diferentemente deste uacuteltimo o lodo de tanques seacutepticos sofre

digestatildeo anaeroacutebia

Os lodos digeridos tecircm valores entre 060 e 065 (ANDREOLI VON SPERLING

amp FERNANDES 2001) Apesar disso a Resoluccedilatildeo CONAMA 37506 afirma que os

lodos de esgoto que apresentem relaccedilatildeo (STVST) inferiores a 070 jaacute satildeo

considerados estaacuteveis para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola (BRASIL 2006)

Entretanto lodos que se adequam a essa relaccedilatildeo podem conter quantidades

significativas de areia e outros componentes inorgacircnicos que contribuem para o

aumento de soacutelidos fixos A baixa relaccedilatildeo entre soacutelidos volaacuteteis e soacutelidos totais pode

natildeo ser a mais adequada para indicaccedilatildeo do niacutevel de mineralizaccedilatildeo do lodo e de seu

impacto no solo A NBR 122091992 conceitua lodo estabilizado como aquele natildeo

sujeito a putrefaccedilatildeo poreacutem a quantificaccedilatildeo de STV natildeo eacute um indicador direto deste

50

fenocircmeno Existem algumas metodologias que fornecem essa indicaccedilatildeo como a

determinaccedilatildeo do potencial de mineralizaccedilatildeo do carbono e nitrogecircnio e de foacutesforo

atraveacutes da quantificaccedilatildeo de CO2 nitrogecircnio na forma de amocircnio e nitrogecircnio na forma

de nitrato (N-NH4+ e N-NO3

-) e extraccedilatildeo de foacutesforo como realizado por Tognetti et al

(2008)

Outro meacutetodo relativamente simples e amplamente utilizado eacute a respirometria de

Bartha que quantifica a produccedilatildeo de CO2 produzida pela microbiota quando em contato

com um composto natildeo presente naturalmente no solo medindo de maneira indireta

sua atividade metaboacutelica para degradaccedilatildeo destes compostos que mesmo sendo

orgacircnicos podem ser recalcitrantes Essa teacutecnica pode ser utilizada na anaacutelise da

biodegradabilidade do lodo para fins de utilizaccedilatildeo agriacutecola por medir o impacto de sua

aplicaccedilatildeo no solo (CLARKE TAYLOR amp COSSINS 2007)

Em relaccedilatildeo agrave alcalinidade e ao pH pode-se afirmar que satildeo os paracircmetros mais

importantes entre as anaacutelises quiacutemicas simples que verificam a qualidade do lodo

Visto que o pH determina as espeacutecies coagulantes que seratildeo utilizadas no

condicionamento bem como a natureza das cargas superficiais dos coloides (WPCF

1988) Aleacutem disso concentraccedilotildees elevadas de iacuteons de caacutelcio contribuem para melhora

do desaguamento do lodo (JIN WILEacuteN amp LANT 2003) Contudo no uso de

condicionantes inorgacircnicos a alta alcalinidade associada a lodos digeridos

anaeroacutebiamente pode levar a altas doses desses coagulantes pois se comportam

como aacutecidos quando satildeo adicionados a aacutegua isto eacute reduzem o pH da mistura gerada

(WPCF 1988)

53 Dosagem oacutetima dos poliacutemeros

A avaliaccedilatildeo das dosagens dos poliacutemeros baseou-se primeiramente na formaccedilatildeo de

flocos no teste de jarros Nas dosagens onde houve essa formaccedilatildeo realizou-se o

tempo de succcedilatildeo capilar (CST) comparando-se com os resultados do lodo sem

poliacutemero Segundo WPCF (1988) valores tiacutepicos para o Tempo de Succcedilatildeo Capilar

(CST) de lodo natildeo condicionado satildeo de aproximadamente 200 segundos O lodo em

51

estudo teve uma meacutedia de 2338 plusmn 1723 segundos demonstrando que seu

desaguamento ideal eacute ligeiramente mais lento do que lodos usualmente encontrados

Um dos fatores que influencia longos tempos de CST eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos Por

isso analisou-se esse paracircmetro nas aliacutequotas de lodo utilizadas em cada teste

Apesar da concentraccedilatildeo de soacutelidos no lodo estudado ser alta pode natildeo ser a uacutenica

responsaacutevel por estes resultados como jaacute mencionado outros fatores podem interferir

no desaguamento como o tipo de aacutegua encontrada no lodo e a alcalinidade (VESILIND

1988 WPCF 1988 VESILIND1994)

Para a dosagem oacutetima dos poliacutemeros o criteacuterio utilizado foi de acordo com WPCF

(1988) que indica que um lodo bem condicionado natildeo deve ultrapassar 10 segundos

no teste CST Sendo assim escolheu-se a menor dosagem dentre as que tiveram

resultados inferiores a 10 segundos As dosagens dos poliacutemeros que foram testadas

podem ser vistas na Tabela 6 e nos subitens 531 532 533 e 534

52

Tabela 6 - Dosagens testadas dos poliacutemeros utilizados na pesquisa

Poliacutemeros

Kemira 8394 reg Mandioca Moringa Quiabo

Dosagens testadas

(gL-1)

005 200 600 1000

010 250 800 1500

020 300 1000 2000

040

1200 1000

050

1400 1500

060

1600 2000

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

6000

7000

9000

12000

531 Poliacutemero Sinteacutetico

Foram realizados dois testes de dosagem para o poliacutemero sinteacutetico uma em agosto

de 2013 e outra em fevereiro de 2014 devido ao intervalo relativamente grande entre a

primeira e a segunda seacuterie de desaguamento No primeiro teste as dosagens

53

analisadas foram de 005 010 020 e 040 gL-1 sendo encontrada a dosagem ideal

de 020 g L-1 Calculando a dosagem em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo

obteacutem-se que a dosagem ideal foi de 68 g kg ST-1 ressalta-se que o caacutelculo foi

realizado em funccedilatildeo dos ST e natildeo como o indicado por Andreoli von Sperlin

Fernandes (2001) que fazem em funccedilatildeo de SST devido ao fato do condicionamento

quiacutemico natildeo agir somente nos SST mas tambeacutem em partiacuteculas coloidais e dissolvidas

presentes no lodo (LIBAcircNIO 2005) Uma vez obtida a relaccedilatildeo ideal entre poliacutemero e

ST adicionou-se ao lodo em todos as seacuteries a mesma dosagem

No segundo teste foram utilizadas as seguintes dosagens 040 050 e 060 gL-1

A dosagem ideal obtida no teste foi de 050 g L-1 Os tempos registrados no CST

podem ser observados na Tabela 7

Tabela 7 - Resultados obtidos no CST nas dosagens de poliacutemero testadas

Poliacutemero Sinteacutetico

Dosagem (gL-1) Meacutedia plusmn CV

0055 - - -

010 106 14 01

020 74 15 02

040 1107 14 01

040 109 45 04

050 64 21 03

060 925 07 01

532 Mandioca

Preparou-se soluccedilatildeo estoque de 10 gL-1 A concentraccedilatildeo esteve em funccedilatildeo do

limite de saturaccedilatildeo da mistura da aacutegua com a feacutecula de mandioca visto que acima

desta concentraccedilatildeo a soluccedilatildeo natildeo se solubilizava por completo Apesar da

concentraccedilatildeo da soluccedilatildeo ser muito superior a testes realizados em aacutegua por Dantas amp

5 Como citado na literatura o CST foi feito somente nas dosagens em que houve formaccedilatildeo de flocos

54

Di Bernardo (2000) de 10 gL-1 natildeo foi possiacutevel testar grandes dosagens jaacute que isso

implicaria em um grande volume de poliacutemero superior inclusive ao volume de lodo

utilizado o que inviabilizaria sua aplicaccedilatildeo As dosagens testadas foram de 20 25 e

30 gL-1 sendo que em nenhuma delas houve a formaccedilatildeo de flocos Ressalva-se que

foi possiacutevel realizar essas dosagens utilizando-se volumes de lodo menores que os de

poliacutemero mantendo-se assim o volume total de 2 L no teste de jarros

Os testes mostraram que pela metodologia empregada no presente projeto natildeo foi

possiacutevel utilizar o poliacutemero obtido a partir da mandioca como condicionante de lodo de

esgoto natildeo sendo realizados testes de desaguamento nos sistemas Possivelmente

seriam necessaacuterias dosagens extremamente elevadas deste poliacutemero para a obtenccedilatildeo

de resultados positivos no lodo que foi utilizado como auxiliar de coagulaccedilatildeo no

tratamento de aacutegua por Di Bernardo (2000)

533 Moringa

As concentraccedilotildees testadas iniciaram em 60 gL-1 - dosagem oacutetima de poacute seco

obtida por Muyibi et al (2001) As demais dosagens foram de 80 100 120 140

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

460 480 500 600 700 900 1200 g L-1 Natildeo houve formaccedilatildeo de flocos em

nenhuma dosagem Ressalva-se que o teste foi limitado pela quantidade poacute obtido pelo

descascamento seleccedilatildeo moagem e peneiramento das sementes de moringa

Existem diversos fatores que podem contribuir para a natildeo correlaccedilatildeo de resultados

obtidos no presente estudo e os relatados na literatura Dentre eles nota-se que apesar

de Muyibi et al (2001) terem conseguido obter resultados positivos no condicionamento

do lodo pela moringa os testes realizados para tal natildeo satildeo os mesmos realizados nesta

pesquisa os pesquisadores utilizaram teste de resistecircncia especiacutefica e de reduccedilatildeo de

volume do lodo em teste de jarros Aleacutem disso o meacutetodo de preparo do poacute seco

utilizado no experimento natildeo eacute detalhado podendo sofrer variaccedilotildees importantes que

podem interferir nos resultados Outro fator importante eacute a concentraccedilatildeo de soacutelidos do

lodo utilizado no trabalho que em momento algum eacute fornecida pelos autores apenas

55

afirmam que o lodo eacute proveniente de uma ETE Como haacute uma correlaccedilatildeo positiva entre

a concentraccedilatildeo de soacutelidos do lodo e a dosagem de condicionantes caso este lodo seja

menos concentrado que o lodo utilizado no presente projeto provavelmente as

dosagens dos condicionantes empregados seratildeo menores

534 Quiabo

Para os testes com o quiabo foram empregadas duas metodologias que se

diferem somente na abertura das peneiras utilizadas Na primeira o peneiramento foi de

0841 mm e na segunda o peneiramento foi de 0149 mm Ambos tiveram soluccedilatildeo

estoque com concentraccedilatildeo de 50 g L-1 (limite de saturaccedilatildeo) e as mesmas dosagens

testadas de 100 150 e 200 g L-1 Ressalta-se que as dosagens foram limitadas pela

quantidade de poacute obtido no processo para se obter aproximadamente 01 kg do poacute

mais fino utilizou-se 15 kg de quiabo jaacute que grande parte desta massa eacute aacutegua e eacute

necessaacuterio secaacute-lo moecirc-lo e peneiraacute-lo Em todas as dosagens testadas natildeo se

verificou a formaccedilatildeo de flocos Um dos fatores que pode ter contribuiacutedo para a natildeo

formaccedilatildeo de flocos eacute o fato do poliacutemero ser aniocircnico conforme apontado por Abreu

Lima (2007)

535 Avaliaccedilatildeo geral da dosagem dos poliacutemeros

Natildeo foram encontradas dosagens oacutetimas para o condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico quando utilizou-se os poliacutemeros naturais oriundos da mandioca

moringa e quiabo Destaca-se que foram avaliadas somente algumas metodologias

simplificadas adequadas a ETE de pequeno porte localizadas em comunidades

isoladas eou rurais Eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

outras metodologias mais complexas que aumentem a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em

volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto uma vez que outras pesquisas

relataram sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua esgoto e condicionamento do lodo

Em relaccedilatildeo ao poliacutemero orgacircnico sinteacutetico a dosagem oacutetima encontrada eacute viaacutevel

para aplicaccedilatildeo Poreacutem eacute importante considerar que a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros orgacircnicos

56

sinteacuteticos incrementa custos significativos agrave operaccedilatildeo da ETE bem como matildeo-de-obra

especializada para sua manipulaccedilatildeo e aplicaccedilatildeo

54 Desaguamento do lodo nos sistemas

Como explicado anteriormente as seacuteries satildeo as replicatas da anaacutelise de

desaguamento do lodo ao longo do tempo na escala de bancada Para cada seacuterie

utilizou-se 2 L de lodo de esgoto a carga meacutedia aplicada no projeto foi de 1880

kgSTm-2 com plusmn 263 e CV 014 ou seja tem-se indiacutecios estatiacutesticos de que a meacutedia eacute

representativa Em todas as seacuteries considerou-se o teacutermino do desaguamento quando

a percolaccedilatildeo parou nos sistemas ou seja quando o volume coletado foi de 0 mL Eacute

importante observar que as condiccedilotildees climaacuteticas variaram consideravelmente no

periacuteodo em que as seacuteries foram realizadas deste modo verifica-se que a influecircncia da

temperatura e da evaporaccedilatildeo foram diferentes em cada uma das seacuteries Na Tabela 8

satildeo apresentadas as condiccedilotildees relativas a cada uma das seacuteries No Apecircndice B as

Figura 41 42 43 44 e 45 exibem as temperaturas diaacuterias registradas e a evaporaccedilatildeo

da coluna drsquoaacutegua (Sistema controle item 463)

Tabela 8 - Temperatura evaporaccedilatildeo e duraccedilatildeo das seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

TdegC Maacutex 341 357 371 271 370 343 343

TdegC Min 96 132 160 65 203 160 160

Evaporaccedilatildeo coluna daacutegua ()

180 200 320 15 160 40 40

Iniacutecio 030913 291013 280114 280913 060214 180214 180214

Duraccedilatildeo (dias) 350 390 280 40 80 50 50

Em que TdegC Maacutex Temperatura Maacutexima TdegC Min Temperatura Miacutenima

Na Tabela 9 satildeo apresentados os volumes desaguados os teores de soacutelidos das

tortas secas resultantes dos sistemas de bancada a meacutedia amostral e a meacutedia

ajustada6 de cada sistema Esta uacuteltima eacute decorrente de um ajuste de um modelo linear

6 A meacutedia ajustada decorre da meacutedia geral das categorias tomadas como sendo iguais incluindo um erro

aleatoacuterio

57

normal Desta forma eacute possiacutevel verificar se haacute diferenccedilas significativas entre os valores

amostrais Os boxplot dos volumes amostrais e dos ajustados podem ser visualizados

nas Figura 46 e 47 (Apecircndice B)

No que se refere ao volume desaguado haacute indiacutecios estatiacutesticos de que tanto nas

seacuteries sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido de areia as meacutedias natildeo tecircm diferenccedila

significativa como observado na Figura 47 Todavia comparando-se estes sistemas ao

convencional a diferenccedila eacute significativa segundo a anaacutelise de variacircncia

No tocante ao teor de soacutelidos da torta seca comparando-se o condicionamento ou

natildeo do lodo verificou-se que o lodo sem poliacutemero produziu tortas com igual umidade

que o lodo condicionado visto que quando se comparou os valores de ST nos sistemas

com ou sem poliacutemero natildeo se verificou diferenccedila significativa Examinando-se o

desempenho dos sistemas notou-se que natildeo haacute diferenccedila significativa de ST entre

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia Todavia haacute diferenccedila entre estes

e o convencional segundo a anaacutelise de variacircncia verificado nos boxplot da Figura 48

(Apecircndice B) Ademais como realizado no volume desaguado ajustou-se um modelo

linear em que calculou-se uma meacutedia ajustada para cada sistema como pode ser visto

na Figura 49 do Apecircndice B

58

Tabela 9 - Resultados do desaguamento do lodo de esgoto de tanque seacuteptico

Seacuteries

Sem poliacutemero Poliacutemero Sinteacutetico

P P+A C P P+A C

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

ST Torta Seca ()

Volume desaguado

(mL)

I 1960 540 2208 578 2824 561 2412 1484 2645 1413 2980 1232

II 2777 665 2967 675 3279 492 2503 1411 262 1377 2753 1145

III 2487 628 2824 609 2872 587 2327 1481 2473 1513 2843 1265

IV - - - - - - 2336 1479 - - - -

Meacutedia 2408 611 2667 621 2992 547 2395 1464 2519 1434 2859 1214

plusmn 414 6421 403 4954 250 4910 088 4131 093 7047 114 6199

CV 1720 1051 1512 798 836 898 368 282 369 491 400 511

Meacutedia ajustada

7

2503 64451 2503 64451 2925 48931 2503 142656 2503 142656 2925 127136

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos Totais plusmn Desvio Padratildeo CV Coeficiente de Variaccedilatildeo

7 A meacutedia ajustada demonstra que estatisticamente certos valores satildeo iguais

59

541 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em pavimento permeaacutevel o

desaguamento foi respectivamente de 540 665 e 628 mL nas seacuteries I II e III Nota-se

que houve pequenas variaccedilotildees nas trecircs seacuteries justificadas em parte pela variabilidade

das condiccedilotildees climaacuteticas e em parte pela variabilidade normal na reproduccedilatildeo dos

experimentos Contudo eacute possiacutevel notar um comportamento geral das seacuteries onde o

desaguamento eacute mais intenso nas primeiras 70 horas e mais ameno nas restantes A

Figura 16 mostra a evoluccedilatildeo do desaguamento no sistema composto por pavimento

permeaacutevel

Figura 16 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

60

b) Lodo condicionado

Para o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero o desaguamento foi realizado em quatro

seacuteries e o volume percolado foi de 1484 1411 1481 e 1479 mL nas seacuteries I II III e IV

respectivamente A seacuterie IV foi realizada somente para verificar se haveria diferenccedila no

desaguamento do pavimento permeaacutevel em decorrecircncia do aumento da taxa de

infiltraccedilatildeo ocasionada na segunda lavagem dos sistemas como seraacute exposto no item

59 Realizou-se o desaguamento concomitantemente com a terceira seacuterie do lodo

condicionado Observa-se um comportamento geral nas seacuteries semelhante ao lodo sem

condicionamento intensidade de desaguamento maior nas primeiras horas e menor

nas demais Contudo diferentemente do lodo natildeo condicionado o desaguamento foi

mais intenso nas primeiras 3 h quando adicionou-se o poliacutemero Estes resultados

evidenciam que o condicionamento do lodo com poliacutemeros aumenta radicalmente natildeo

soacute a taxa de desaguamento mas tambeacutem o volume de aacutegua percolado chegando a ser

em meacutedia 5803 maior que nas seacuteries sem poliacutemero utilizando-se o mesmo sistema

Tanto a raacutepida percolaccedilatildeo quanto o maior volume devem-se agraves pontes quiacutemicas

formadas entre o poliacutemero e aos soacutelidos presentes no lodo que agregam-se em flocos

facilitando a sua separaccedilatildeo da aacutegua livre (LIBAcircNIO 2005 WPCFM 1988) O

hidrograma gerado pode ser observado na Figura 17

61

Figura 17 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

542 Sistema composto por Pavimento Permeaacutevel e areia

a) Lodo natildeo condicionado

O sistema composto por pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo teve

diferenccedilas significativas em relaccedilatildeo ao composto somente por pavimento permeaacutevel

tendo comportamento semelhante a este e desaguando 578 675 e 609 mL

respectivamente nas seacuteries I II e III como observado na Figura 18

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

Seacuterie IV

62

Figura 18 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo de esgoto sem poliacutemero

a) Lodo condicionado

Como os sistemas anteriores o lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico teve

desempenho superior ao sem condicionamento com 1413 1377 e 1513 mL de

desaguamento nas seacuteries I II e III respectivamente O hidrograma deste sistema pode

ser visto na Figura 19

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

63

Figura 19 - Hidrograma do desaguamento do sistema composto por pavimento permeaacutevel e areia com

lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

543 Sistema Convencional

a) Lodo natildeo condicionado

Para o lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero desaguado em sistema convencional o

volume percolado foi de 561 492 e 587 mL respectivamente nas seacuteries I II e III

Apesar da seacuterie II ter um desaguamento menor e mais lento que as seacuteries I e II essa

diferenccedila natildeo eacute estatisticamente relevante como observado no boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B Nota-se tambeacutem que o desaguamento na Seacuterie III foi mais raacutepido uma

das razotildees apontadas pode ser a alta temperatura e evaporaccedilatildeo registradas neste

periacuteodo sendo este comportamento observado nos sistemas compostos por pavimento

permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com camada de areia

Ainda que verifiquem-se algumas diferenccedilas entre as seacuteries eacute possiacutevel constatar

o mesmo comportamento geral registrado nos sistemas anteriores onde o

desaguamento foi mais intenso nas primeiras horas e mais lento nas demais conforme

hidrograma exposto na Figura 20

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com poliacutemero sinteacutetico em pavimento permeaacutevel e areia

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

64

Figura 20 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto sem poliacutemero

b) Lodo condicionado

Para o lodo condicionado com poliacutemero o volume desaguado foi maior e grande

parte foi percolado nos primeiros minutos comportamento observado em todas as

seacuteries O sistema convencional desaguou nas seacuteries I II e III 1232 1145 e 1265 mL

respectivamente volumes menores que os demais sistemas Devido ao raacutepido

desaguamento deste lodo pode-se afirmar que a evaporaccedilatildeo exerce pouca influecircncia

neste processo sendo a drenagem o principal mecanismo Apesar da evidente

discrepacircncia de volume e tempo de desaguamento na seacuterie II natildeo houve diferenccedila

estatiacutestica entre as demais seacuteries como comprovado pelo boxplot da Figura 46 no

Apecircndice B A Figura 21 mostra o hidrograma deste desaguamento

0

100

200

300

400

500

600

700

0 200 400 600 800 1000

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

65

Figura 21 - Hidrograma do desaguamento do sistema convencional com lodo de esgoto com adiccedilatildeo de poliacutemero

55 Teor de soacutelidos das tortas secas

Analisou-se tambeacutem os teores de soacutelidos nas tortas secas obtidos em cada

sistema Nota-se que apesar da maior percolaccedilatildeo dos sistemas compostos por

pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel com areia os melhores valores foram do

sistema convencional tanto para o lodo sem condicionamento quanto para o lodo

condicionado Esses resultados provavelmente decorrem da retenccedilatildeo de parte da aacutegua

percolada pela camada de areia do sistema fazendo com que o volume total percolado

natildeo consiga atravessar toda a camada de areia e a camada de brita do sistema ateacute ser

coletado no recipiente

Constatou-se que natildeo houve diferenccedila significativa na utilizaccedilatildeo ou natildeo de

poliacutemero ou seja os sistemas produziram tortas secas de semelhante teor quando natildeo

adicionou-se poliacutemero e quando adicionou-se Tambeacutem natildeo houve diferenccedila

significativa entre os sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel acrescido

de areia Poreacutem houve entre os mesmos e sistema convencional como mostra a

Figura 49 no Apecircndice B O teor de soacutelidos no sistema pavimento permeaacutevel sem

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero sinteacutetico em sistema convencional

Seacuterie I

Seacuterie II

Seacuterie III

66

condicionamento foi em meacutedia de 2408 plusmn414 enquanto que o lodo condicionado a

meacutedia foi de 2395 plusmn 088 No sistema pavimento permeaacutevel e areia a meacutedia foi de

2667 plusmn 403 para o lodo sem poliacutemero e de 2519 plusmn 093 para o lodo com adiccedilatildeo de

poliacutemero Para o sistema convencional a meacutedia de ST foi de 2992 plusmn 250 e 2859 plusmn

114 no lodo natildeo condicionado e no condicionado respectivamente

Contudo eacute possiacutevel notar comportamentos distintos no lodo condicionado e natildeo

condicionado enquanto o lodo natildeo condicionado perdeu mais umidade quando a

temperatura foi mais alta (nas seacuteries) o lodo condicionado parece natildeo ter sofrido

influecircncia significativa desta variaacutevel ambiental esse fato deve-se ao seu raacutepido

desaguamento jaacute mencionado anteriormente Ademais observa-se que as

concentraccedilotildees de STV satildeo maiores que as de STF uma hipoacutetese eacute que a mateacuteria

inorgacircnica dissolvida pode ter sido percolada juntamente com a aacutegua drenada do lodo

As Figura 22 e 23 ilustram a os valores de Soacutelidos Totais Soacutelidos Totais Fixos e Soacutelidos

Totais Volaacuteteis das tortas secas dos lodos desaguados sem e com adiccedilatildeo de poliacutemero

respectivamente

Figura 22 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado sem poliacutemero

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo sem poliacutemero

ST

STF

STV

67

Figura 23 - Teor de soacutelidos da torta seca do lodo desaguado com poliacutemero sinteacutetico

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional Soacutelidos Totais

STF Soacutelidos Totais Fixos e STV Soacutelidos Totais Volaacuteteis

56 Anaacutelise geral dos sistemas

O lodo com ou sem poliacutemero mostrou comportamento semelhante ao percolar

uma fraccedilatildeo significativa de seu volume nas primeiras horas do desaguamento e

posteriormente assumiu uma taxa de infiltraccedilatildeo mais lenta a diferenccedila verificada foi no

menor tempo necessaacuterio e na maior quantidade de aacutegua desaguada do lodo

condicionado como observado na Figura 24 Os pontos no graacutefico tratam-se das

meacutedias das seacuteries nos sistemas Neste graacutefico foram inclusos todos os pontos de todas

as seacuteries em ordem cronoloacutegica sendo possiacutevel assim observar um comportamento em

cada sistema estudado

000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

P P+A C

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico

ST

STF

STV

68

Figura 24 - Hidrograma do desaguamento do lodo em todos os sistemas no lodo natildeo condicionado e condicionado

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Esta raacutepida percolaccedilatildeo pode ser justificada pela interaccedilatildeo do poliacutemero com as

partiacuteculas do lodo ocorrer quase imediatamente apoacutes a sua aplicaccedilatildeo (WPCFM 1988)

Isso ocorre porque os poliacutemeros atuam como coagulantes formando pontes quiacutemicas

entre o poliacutemero e as partiacuteculas coloidais presentes no lodo que satildeo adsorvidas pelas

diversas cadeias de monocircmeros do poliacutemero agregando-se em flocos densos passiacuteveis

de serem removidos por filtraccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou flotaccedilatildeo (LIBAcircNIO 2005)

Portanto tempos menores de desaguamento implicariam em maior quantidade

de ciclos de secagem em leitos em escala real podendo ocasionar um impacto

consideraacutevel no caacutelculo da aacuterea necessaacuteria para o leito

Apesar disso os valores de ST nas seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero podem ser

considerados iguais aos do lodo sem condicionamento Certamente pelo periacuteodo de

desaguamento do lodo sem poliacutemero ter sido muito superior ao do lodo condicionado

(em torno de 35 e 6 dias respectivamente) houve maior evaporaccedilatildeo da aacutegua presente

no lodo nestes sistemas (por volta de 23 e 6 de modo respectivo) que compensou o

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento do lodo nos sistemas com e sem poliacutemero

P Sem poliacutemero P com poliacutemero P+A sem poliacutemero

C sem poliacutemero C com poliacutemero P+A com poliacutemero

69

menor volume drenado Isso decorre de que em leitos de secagem haacute necessidade de

tempos relativamente longos de evaporaccedilatildeo (van Haandel amp Lettinga 1994)

Pode-se considerar que a evaporaccedilatildeo eacute uma grande contribuinte no desaguamento

em escala real e consequentemente na obtenccedilatildeo de teores maiores de ST nas tortas

secas Poreacutem em escala de bancada os sistemas sofreram menor influecircncia da

evaporaccedilatildeo devido a menor influecircncia dos fatores climaacuteticos responsaacuteveis pela

evaporaccedilatildeo tendo entatildeo seus valores de ST subestimados

Analisando-se os sistemas verifica-se que de maneira geral pelas Figuras 25 e

26 que o sistema convencional foi significativamente mais lento que os sistemas

alternativos e os volumes desaguados foram menores do que nos sistemas pavimento

permeaacutevel e pavimento e areia No lodo sem condicionamento enquanto 563 do

volume inicial foi percolado nas 30 primeiras horas no sistema composto por pavimento

permeaacutevel o sistema pavimento permeaacutevel e areia foi ligeiramente mais lento

desaguando neste periacuteodo 486 de seu volume e no sistema convencional somente

301 Para o lodo condicionado nas primeiras 3 h o pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional desaguaram 690 487 e 185 de seu

volume

Figura 25 - Desaguamento do lodo sem poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Volu

me

acum

ulad

o (m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo sem poliacutemero

P

P+A

C

70

Figura 26 - Desaguamento do lodo com poliacutemero - meacutedias das seacuteries

Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia e C Convencional

Todavia o sistema convencional produziu tortas secas com menor umidade

Como jaacute explicado anteriormente esses resultados podem ser justificados pela

existecircncia de uma camada maior de areia em que parte da aacutegua percolada tenha

ficado ali retida A adiccedilatildeo da camada de areia de 001 m ao pavimento permeaacutevel natildeo

mostrou aumento significativo tanto no volume desaguado quanto na torta seca

produzindo valores de ST semelhantes aos do sistema composto somente por

pavimento permeaacutevel

Aleacutem do sistema composto por pavimento permeaacutevel obter maior volume de

aacutegua percolada do que o sistema convencional pode-se considerar que este uacuteltimo tem

uma pequena aacuterea de drenagem (2 a 3 cm de camada de areia entre os tijolos

recozidos) em escala real como ilustra a Figura 27

00

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

00 100 200 300 400 500 600 700 800

Vo

lum

e a

cum

ula

do

(m

L)

Tempo (h)

Desaguamento meacutedio do lodo com poliacutemero

P

P+A

C

71

Figura 27 - Detalhe da constituiccedilatildeo do leito de secagem convencional

A NBR 122091992 considera que a aacuterea ocupada pela areia natildeo pode ser

inferior a 15 da aacuterea total do leito Desta forma considerando os valores das meacutedias

ajustadas o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero desaguariam respectivamente 5298 e

13762 Lm-sup2 no sistema convencional Enquanto que o pavimento permeaacutevel e

pavimento permeaacutevel acrescido de areia desaguariam 8210 e 18173 Lm-sup2 para o lodo

sem adiccedilatildeo de poliacutemero e com adiccedilatildeo de poliacutemero respectivamente8

Por esse motivo como a percolaccedilatildeo da aacutegua eacute fator importante no teor de

umidade final da torta seca eacute importante balizar que da mesma forma que no processo

de drenagem o teor de soacutelidos da torta seca do sistema convencional eacute superestimado

na escala de bancada ou seja em escala real eacute provaacutevel que estes valores sejam

significativamente menores ou que demande-se mais tempo para obtenccedilatildeo da mesma

umidade na torta seca

Nota-se tambeacutem que os valores de Soacutelidos Totais Volaacuteteis (STV) satildeo superiores

aos Soacutelidos Totais Fixos (STF) com a relaccedilatildeo meacutedia de STVST de 058 superior a do

lodo bruto de 046 como jaacute citado uma das razotildees pode ser a percolaccedilatildeo de mateacuteria

inorgacircnica dissolvida Segundo Andreoli von Sperling amp Fernandes (2001) a relaccedilatildeo

8 Para a obtenccedilatildeo destes valores utilizou-se a meacutedia dos volumes desaguados dos sistemas para

calcular-se o volume desaguado por msup2 Considerou-se que a percolaccedilatildeo ocorre em toda a aacuterea do leito

nos sistemas pavimento permeaacutevel e pavimento permeaacutevel e areia No sistema convencional

considerou-se que a percolaccedilatildeo somente ocorre na aacuterea do onde haacute areia portanto estes valores foram

multiplicados por 15

72

entre SVST tiacutepica do eacute lodo desidratado eacute de 060 a 065 Poreacutem a relaccedilatildeo encontrada

por Andreoli et al (2009) foi de 022 indicando a grande variabilidade do lodo

Como jaacute mencionado Ruiz Kaosol amp Wisniewsk (2010) relacionaram a

quantidade de mateacuteria orgacircnica presente no lodo e sua aptidatildeo ao desaguamento

mecacircnico estabelecendo a relaccedilatildeo inversamente proporcional entre mateacuteria orgacircnica e

eficiecircncia do processo de desaguamento mecacircnico Andreoli von Sperling amp Fernandes

(2001) tambeacutem afirmam que lodos com menor teor de mateacuteria orgacircnica tambeacutem satildeo

mais indicados para o desaguamento por processos naturais Esses resultados

apontam que o lodo utilizado na pesquisa tem aptidatildeo ao desaguamento por ter sofrido

digestatildeo

Aleacutem disso eacute necessaacuterio atentar que diferentemente dos resultados obtidos por

van Haandel amp Lettinga (1994) a concentraccedilatildeo de soacutelidos influenciou o desaguamento

do lodo uma vez que o volume aplicado sobre os leitos foi o mesmo sendo que a

carga aplicada alterou-se em funccedilatildeo da concentraccedilatildeo de soacutelidos que se alterou

durante a pesquisa

Observa-se tambeacutem que van Haandel amp Lettinga (1994) utilizaram lodos com ST

entre 4 e 10 finalizando o desaguamento com fraccedilatildeo de soacutelidos de aproximadamente

20 nos leitos de secagem convencional Os valores obtidos na presente pesquisa

para o leito de secagem convencional satildeo superiores aos encontrados pelos

pesquisadores variando de 28 a 33

Com o objetivo de estimar a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos sistemas elaborou-se

duas hipoacuteteses a primeira considera a quantidade de aacutegua evaporada como percolada

pelos sistemas e a segunda trata-se de calcular a umidade do lodo caso natildeo houvesse

a evaporaccedilatildeo nos sistemas Ambas baseiam-se nas perdas de aacutegua por evaporaccedilatildeo

registradas pelo sistema controle

73

57 Hipoacutetese I ndash Aacutegua evaporada do lodo sendo percolada

Com o intuito de explicar a diferenccedila de volume desaguado no lodo sem e com

condicionamento a primeira hipoacutetese assume a ausecircncia de evaporaccedilatildeo considerando

que a porccedilatildeo de aacutegua que foi evaporada da coluna drsquoaacutegua foi percolada nos sistemas

respeitando-se a quantidade e tempo em que ocorreu a evaporaccedilatildeo no sistema

controle Para tanto faz-se necessaacuterias algumas ponderaccedilotildees

A evaporaccedilatildeo de um liacutequido tem relaccedilatildeo estreita com sua tensatildeo superficial

quanto mais baixa esta eacute maior seraacute a evaporaccedilatildeo Sabe-se que a aacutegua naturalmente

presente na natureza tem alta tensatildeo superficial e existem substacircncias que conteacutem

moleacuteculas anfifiacutelicas como detergente e sabatildeo que diminuem a tensatildeo superficial da

aacutegua e consequentemente acabam facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua O lodo de

esgoto eacute uma matriz complexa isto eacute tem composiccedilatildeo diversificada e provavelmente

tem quantidade consideraacutevel de moleacuteculas anfifiacutelicas podendo deixar a tensatildeo

superficial mais baixa e portanto facilitando a evaporaccedilatildeo da aacutegua livre presente no

lodo Para fins de melhor aplicabilidade desta hipoacutetese seria necessaacuterio mensurar a

tensatildeo superficial do lodo (MYERS 1999) Aleacutem disso a aacuterea superficial de aacutegua que

entra em contato com a atmosfera eacute muito maior no lodo do que na coluna drsquoaacutegua

colaborando para maior evaporaccedilatildeo do primeiro

Para tanto admitiu-se que a evaporaccedilatildeo da aacutegua ldquocomumrdquo eacute a mesma que a da

aacutegua livre presente no lodo e que esta eacute predominante em relaccedilatildeo aos demais tipos de

aacutegua presente (van Haandel amp Lettinga1994 VESILIND 1994) As estimativas dos

volumes percolados em todas as seacuteries podem ser visualizadas na Tabela 10

Ressalva-se que as Seacuteries II e III do lodo com adiccedilatildeo de poliacutemero foram iniciadas

durante a Seacuterie III do lodo sem adiccedilatildeo de poliacutemero fazendo com que o sistema controle

para estas seacuteries natildeo tenha sido iniciado com 2000 mL de aacutegua pois jaacute havia certa

perda pela Seacuterie III sem adiccedilatildeo de poliacutemero O volume presente na coluna drsquoaacutegua

quando Seacuteries II e III iniciaram era de 17473 e 14079 mL respectivamente Sendo os

volumes estimados calculados a partir destes volumes

74

Tabela 10 - Desaguamento do lodo de esgoto nos sistemas - Hipoacutetese I

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

VE (mL) 355 408 643 - 469 1533 327

P V (mL) 540 665 628 - 611 642 105

V (mL) 895 814 1271 - 993 2439 245

P+A V (mL) 578 675 609 - 621 495 80

V (mL) 933 1083 1251 - 1089 1591 146

C V (mL) 561 492 587 - 547 491 90

V (mL) 916 901 1227 - 1015 1840 181

Com poliacutemero

VE (mL) 29 282 48 48 120 1407 1177

P V (mL) 1484 1411 1481 1479 1459 413 28

V (mL) 1513 1693 1532 1493 1579 989 63

P+A V (mL) 1413 1377 1513 - 1434 705 49

V (mL) 1442 1658 1564 - 1611 665 41

C V (mL) 1232 1145 1265 - 1214 620 51

V (mL) 1378 1426 1316 - 1426 552 39 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional VE Volume

evaporado no sistema controle V Volume real e Vrsquo Volume estimado na Hipoacutetese I

Para o sistema composto por pavimento permeaacutevel com lodo sem poliacutemero os

volumes aumentariam em 6574 2240 e 10229 o volume real percolado nas seacuteries

I II e III respectivamente No mesmo sistema o lodo condicionado os volumes

incrementados nas seacuteries I II e III seriam muito pequenos de 195 1999 344 e 095

no volume desaguado Como dito anteriormente a seacuterie II foi a mais influenciada pela

evaporaccedilatildeo devido agraves altas temperaturas e maior periacuteodo de percolaccedilatildeo

O desaguamento do lodo sem condicionamento no sistema pavimento permeaacutevel

e areia os volumes desaguados nas seacuteries I II e III acresceriam em 6142 6044 e

10542 respectivamente No lodo condicionado no mesmo sistema o desaguamento

nas seacuteries I II e III receberiam um incremento de 205 2041 e 337 respectivamente

no volume percolado pelos sistemas

75

Jaacute no sistema convencional a inserccedilatildeo do volume evaporado agrave aacutegua percolada

acrescentaria 6328 8313 e 10903 aos volumes desaguados nas seacuteries I II e III

respectivamente Para as seacuteries em que o lodo foi condicionado com poliacutemero sinteacutetico

a percolaccedilatildeo nas seacuteries I II e III representariam um aumento de 1185 2454 e 403

em relaccedilatildeo ao volume desaguado real

Esperava-se que esta hipoacutetese pudesse explicar a grande diferenccedila de volume

desaguado entre o lodo sem poliacutemero e com poliacutemero com os volumes deste primeiro

aproximando-se deste uacuteltimo Conquanto isso natildeo foi verificado visto que a diferenccedila

foi em torno de 400 mL No entanto eacute necessaacuterio fazer uma ressalva quanto ao volume

desaguado no lodo condicionado ser ainda muito maior que no lodo natildeo condicionado

a evaporaccedilatildeo mensurada provavelmente eacute subestimada pois a evaporaccedilatildeo da aacutegua

em matrizes complexas como o lodo de esgoto eacute provavelmente facilitada pela menor

tensatildeo superficial o que poderia compensar parte desta discrepacircncia entre maior

volume percolado pelo lodo com poliacutemero e tortas secas de umidade iguais as do lodo

sem poliacutemero

Natildeo obstante os volumes foram maiores nas seacuteries que ocorreram em periacuteodos

mais quentes assim como nas seacuteries em que se avaliou o desaguamento natural do

lodo verificou-se que a influecircncia da evaporaccedilatildeo foi maior devido ao maior periacuteodo de

exposiccedilatildeo

76

58 Hipoacutetese II ndash Ausecircncia de evaporaccedilatildeo nos sistemas

Para fins de anaacutelise da eficiecircncia do pavimento permeaacutevel de forma isolada

calculou-se qual seria o teor de soacutelidos da torta seca se natildeo houvesse evaporaccedilatildeo

Sabendo que a densidade do lodo eacute proacutexima agrave da aacutegua bem como sua massa

especiacutefica (ANDREOLI VON SPERLING amp FERNANDES 2001)

Considerou-se que a aacutegua comum tem comportamento igual ao da aacutegua

livre do lodo e portanto que um 1 mL de aacutegua eacute igual a 1 mg de aacutegua

Assumiu-se que o volume de aacutegua evaporada no sistema controle foi

evaporada tambeacutem pelos sistemas com lodo Buscou-se entatildeo verificar a

contribuiccedilatildeo dessa evaporaccedilatildeo para a constituiccedilatildeo das tortas secas

estimando o teor de soacutelidos secos descontando sua contribuiccedilatildeo

A estimativa do valor de soacutelidos totais sem contribuiccedilatildeo da evaporaccedilatildeo ( )

pode ser expressa pela seguinte equaccedilatildeo

Em que

Parcela de soacutelidos

Massa total

Onde a parcela de soacutelidos pode ser definida como

Volume do lodo bruto

Volume da aacutegua percolada pelo sistema

Volume da aacutegua no lodo desaguado

77

E o volume da aacutegua no lodo desaguado pode ser calculado por

Onde

Teor de umidade do lodo desaguado

Volume de aacutegua evaporada

E por fim a massa total seraacute

Nas seacuteries sem condicionamento quiacutemico as seacuteries I II e III tiveram uma

diferenccedila de meacutedia entre os teores de soacutelidos de 460 683 e 861 respectivamente

sendo que a temperatura foi crescente nas seacuteries Quanto agraves seacuteries com adiccedilatildeo de

poliacutemero a diferenccedila meacutedia foi de 128 769 209 nas seacuteries I II III

respectivamente A seacuterie IV natildeo foi possiacutevel aferir meacutedia e a diferenccedila foi de 206 Os

valores dos Soacutelidos Totais reais (ST) e Soacutelidos Totais estimados na Hipoacutetese II (STrsquo)

podem ser vistos na Tabela 11 e as Figuras 28 e 29

78

Tabela 11 - Teor de soacutelidos da torta seca ndash comparaccedilatildeo com a Hipoacutetese II

Sem Poliacutemero

Sistemas Seacuteries I II III IV Meacutedia plusmn CV

P ST () 196 2777 2487 - 2408 414 1720

ST () 1577 2127 1694 - 1799 290 1610

P+A ST () 2208 2967 2824 - 2666 403 1513

ST () 1768 2268 1932 - 1989 255 1281

C ST () 2824 3279 2872 - 2992 250 836

ST () 2265 258 1974 - 2273 303 1333

Com poliacutemero

P ST () 2412 2503 2327 2336 2395 082 341

ST () 2282 1693 2121 2129 2056 253 1232

P+A ST () 2645 262 2473 - 2579 092 360

ST () 2519 1805 2241 - 2188 360 1645

C ST () 2980 2753 2843 - 2859 114 400

ST () 2851 2071 2660 - 2527 407 1609 Em que P Pavimento Permeaacutevel P+A Pavimento Permeaacutevel e Areia C Convencional ST Soacutelidos

Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Figura 28 - Teor de soacutelidos das tortas secas sem condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III

Teor de soacutelidos da torta seca sem poliacutemero - H2

ST

ST

79

Figura 29 - Teor de soacutelidos das tortas secas com condicionamento quiacutemico - Hipoacutetese II

Em que ST Soacutelidos Totais real e STrsquo Soacutelidos Totais estimado na Hipoacutetese II

Realizando esses caacutelculos observa-se que a evaporaccedilatildeo teve importante

contribuiccedilatildeo nas tortas secas especialmente nas seacuteries em que o lodo natildeo foi

condicionado com poliacutemero sinteacutetico devido ao tempo de percolaccedilatildeo ser muito maior

aumentando a exposiccedilatildeo do lodo ao ambiente Nota-se tambeacutem que altas temperaturas

e baixa umidade do ar9 favorecem a evaporaccedilatildeo da aacutegua presente no lodo jaacute que nas

seacuteries em que a evaporaccedilatildeo foi mais intensa ocorreu no periacuteodo de forte calor e baixa

precipitaccedilatildeo (Seacuterie III do lodo sem poliacutemero e Seacuterie II do lodo com poliacutemero)

A partir dos dados observados podem-se realizar algumas ponderaccedilotildees satildeo

elas

No lodo sem condicionamento orgacircnico a evaporaccedilatildeo foi mais significativa na

seacuterie III Nota-se que os volumes percolados dobrariam caso a aacutegua

evaporada fosse incorporada aos mesmos Como citado anteriormente o

periacuteodo em que se realizou esta seacuterie foi marcado por altas temperaturas e

quase nenhuma precipitaccedilatildeo

9 Natildeo foi possiacutevel obter dados da umidade relativa do ar

05

101520253035

P P + A C P P + A C P P + A C P

Seacuterie I Seacuterie II Seacuterie III Seacuterie IV

Teor de soacutelidos da torta seca do lodo com poliacutemero sinteacutetico - H2

ST

ST

80

No lodo condicionado a seacuterie II foi a de maior evaporaccedilatildeo tambeacutem devido

agraves altas temperaturas e baixa precipitaccedilatildeo registrada no periacuteodo em que a

seacuterie foi realizada

O aumento meacutedio das seacuteries sem condicionamento com poliacutemero foi de

6257 7545 e 8548 para os sistemas pavimento permeaacutevel pavimento

permeaacutevel acrescido de areia e convencional respectivamente Quanto agraves

seacuteries com adiccedilatildeo de poliacutemero esse aumento foi bem menor sendo de

642 no pavimento permeaacutevel 839 no pavimento permeaacutevel acrescido

de areia e 1312 no convencional

Enquanto o lodo com poliacutemero tem a maior perda de umidade decorrente da

maior percolaccedilatildeo gerada pela interaccedilatildeo entre poliacutemero e soacutelidos presentes

no lodo o lodo sem utilizaccedilatildeo de poliacutemero tem a evaporaccedilatildeo como maior

contribuinte para a perda de umidade e por isso produzem tortas secas de

igual teor

A partir do desaguamento real e das hipoacuteteses formuladas observa-se que o

desaguamento do lodo em leitos de secagem ocorre em duas fases distintas a primeira

eacute a percolaccedilatildeo preponderante nos primeiros dias das seacuteries e quando esta diminui o

processo de evaporaccedilatildeo torna-se o maior responsaacutevel pela perda de umidade no

restante do periacuteodo Fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa

mensurar a diferenccedila de volume bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional

59 Manutenccedilatildeo dos pavimentos

Apoacutes a utilizaccedilatildeo de doze pavimentos realizou-se o segundo teste de infiltraccedilatildeo em

meados de janeiro onde PV 2 foi descartado pois sua taxa esteve bem abaixo da

meacutedia dos outros (infiltrando 164 mL enquanto a meacutedia dos demais foi de 1000 mL) natildeo

possibilitando seu uso nos sistemas com camada de areia Ressalva-se que no

segundo e terceiro teste os pavimentos 10 11 e 12 ateacute entatildeo natildeo tinham sido

utilizados com o objetivo de garantir que tanto o lodo condicionado quanto o natildeo

81

condicionado tivessem duas de suas seacuteries desaguadas em pavimentos ainda natildeo

utilizados e somente uma delas em pavimentos reutilizados

Para tanto todos os pavimentos foram limpos com lavadora de alta pressatildeo

anteriormente ao teste com o objetivo de retirar o lodo que permaneceu aderido ao

pavimento e ao tubo do sistema Contudo o valor obtido dos demais pavimentos

tambeacutem natildeo foi satisfatoacuterio pois tiveram taxa de infiltraccedilatildeo em meacutedia 126 plusmn 8490 e

CV 009 abaixo do primeiro teste tendo em vista a possiacutevel existecircncia de oacuteleos e

graxas presentes em partiacuteculas de lodo que ainda podem ter permanecido nos

pavimentos Sendo assim para obtenccedilatildeo de taxas mais altas utilizou-se soluccedilatildeo

detergente deixando os sistemas mergulhados por uma semana Poreacutem a taxa de

infiltraccedilatildeo encontrada foi de 1421 mL 242 em meacutedia superior a do primeiro teste

Estes resultados podem ser explicados pela lavagem com alta pressatildeo ter movido

alguns gratildeos de basalto e areia presentes no pavimento de modo que os espaccedilos

vazios tornaram-se maiores a ponto de aumentarem a taxa

No que diz respeito aos sistemas pavimento permeaacutevel e areia e convencional a

taxa de infiltraccedilatildeo do teste 2 soacute foi aferida depois do terceiro teste dos pavimentos

sendo em meacutedia de 3613 plusmn 19817 e CV 055 e 788 mL plusmn471 e CV 006

respectivamente representando um aumento de 19858 e 4956 na taxa de infiltraccedilatildeo

em relaccedilatildeo ao teste 1 De acordo com as consideraccedilotildees expostas a meacutedia da taxa de

infiltraccedilatildeo eacute muito influenciada pela reutilizaccedilatildeo dos pavimentos como mostra a Figura

35 no Apecircndice B

A partir dos testes realizados eacute importante fazer algumas ponderaccedilotildees como os

pavimentos podem sofrer variaccedilotildees no volume de espaccedilos vazios que podem

influenciar a taxa de infiltraccedilatildeo de maneira significativa a reutilizaccedilatildeo dos pavimentos

mostrou-se possiacutevel poreacutem apresenta algumas limitaccedilotildees como a necessidade de

realizar lavagem dos pavimentos implicando em uso consideraacutevel de aacutegua Conquanto

esse processo eacute trabalhoso visto que a simples lavagem com aacutegua natildeo garante sua

limpeza necessitando do emprego de algo que friccione a superfiacutecie do pavimento para

82

que este seja limpo Para isso foi preciso utilizar uma lavadora de alta pressatildeo na

limpeza dos sistemas Mesmo assim dependendo das caracteriacutesticas do lodo pode

natildeo ser suficiente para remover totalmente os resiacuteduos sendo necessaacuterio o uso de

soluccedilotildees detergentes ou anaacutelogas

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6 CONCLUSAtildeO

As metodologias utilizadas para condicionamento do lodo de tanque seacuteptico com

poliacutemeros naturais natildeo se mostraram eficazes no condicionamento do lodo de esgoto

de tanque seacuteptico

Todavia o uso de poliacutemero orgacircnico sinteacutetico mostrou-se eficiente Evidenciando

melhores resultados que o lodo sem condicionamento pela maior quantidade de

volume percolado e menor tempo de desaguamento que possibilitam a realizaccedilatildeo de

mais ciclos de secagem por ano e possivelmente a reduccedilatildeo da aacuterea do leito Todavia

os teores de soacutelidos da torta seca foram semelhantes aos obtidos no lodo sem

aplicaccedilatildeo de poliacutemero

Quanto agrave utilizaccedilatildeo de leito de secagem alternativo tanto o pavimento permeaacutevel

quanto o pavimento permeaacutevel com adiccedilatildeo de areia natildeo tiveram diferenccedila significativa

entre o volume desaguado e a umidade na torta seca o que dispensaria o acreacutescimo

de areia ao pavimento Comparando-se ao leito de secagem convencional verifica-se

que as duas formas de leito de secagem alternativo foram melhores nos quesitos

volume desaguado e tempo Contudo pela camada de areia maior a torta seca

produzida pelo leito convencional teve menor umidade apresentando melhor resultado

na escala de bancada Poreacutem em escala real esta camada de areia ocuparia uma

pequena parte da aacuterea do leito diminuindo consideravelmente a percolaccedilatildeo e

aumentando o tempo do ciclo de secagem A reutilizaccedilatildeo do pavimento mostrou-se

possiacutevel poreacutem trabalhosa e pode interferir na sua taxa de infiltraccedilatildeo

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7 RECOMENDACcedilOtildeES

No decorrer da pesquisa pela limitaccedilatildeo de tempo do delineamento experimental e

de outros fatores muitas possibilidades de aprofundamento do estudo natildeo foram

possiacuteveis Poreacutem caso realizadas seriam interessantes contribuiccedilotildees no campo das

pesquisas em saneamento rural aleacutem de serem necessaacuterias para complementaccedilatildeo da

presente pesquisa

Apesar dos resultados natildeo terem sido positivos na aplicaccedilatildeo de poliacutemeros naturais

no lodo de tanque seacuteptico estes ainda podem ser uma alternativa promissora aos

poliacutemeros sinteacuteticos Para tanto sugere-se que sejam estudadas outras dosagens visto

que estas foram limitadas no estudo especialmente no caso do poliacutemero oriundo do

quiabo Ademais eacute possiacutevel que existam resultados positivos caso empregue-se

metodologias diferentes mas ainda simplificadas Aleacutem disso ainda que possivelmente

natildeo atendam a essa premissa o emprego de meacutetodos mais complexos que aumentem

a concentraccedilatildeo dos poliacutemeros em volumes viaacuteveis para aplicaccedilatildeo no lodo de esgoto

tambeacutem pode gerar resultados positivos uma vez que diversas pesquisas relataram

sua eficiecircncia no tratamento de aacutegua e esgoto Tambeacutem seria interessante a anaacutelise de

custos versus benefiacutecios no emprego de poliacutemeros naturais e sinteacuteticos e a sua

comparaccedilatildeo

No que diz respeito a utilizaccedilatildeo do pavimento permeaacutevel como leito de secagem

alternativo fazem-se necessaacuterios estudos em escalas maiores onde se possa mensurar

a diferenccedila de volume desaguado bem como a influecircncia da evaporaccedilatildeo nos leitos de

secagem alternativos e convencional para verificar a sua viabilidade Tambeacutem eacute

necessaacuterio verificar se a limpeza destes leitos seria factiacutevel nestas escalas

Portanto a otimizaccedilatildeo da etapa de desaguamento de lodo de tanque seacuteptico tanto

a utilizaccedilatildeo de poliacutemeros naturais quanto a simplificaccedilatildeo dos leitos de secagem

constituem-se objetos de estudo valiosos para buscar alternativas necessaacuterias para o

gerenciamento de lodo de lodo de esgoto e contribuem em uacuteltimo caso para a

melhoria dos serviccedilos de saneamento especialmente o saneamento rural

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