usos benéficos de lodos de estações de tratamento de água
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USOS BENUSOS BENÉÉFICOS DE FICOS DE LODOS DE ESTALODOS DE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA
Dione Mari Morita
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA
♦ Tratamento convencional de água
Coagulação Floculação Sedimentação
Filtração Desinfecção
Lodos
Água de lavagem dos filtros
ÁÁgua gua BrutaBruta
Correção
de pHFluoretação ÁÁguagua
TratadaTratada
GERAGERAÇÇÃO DOS RESÃO DOS RESÍÍDUOSDUOS
ÁGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS
LODO DOS DECANTADORES
IMPACTOS AMBIENTAIS DO IMPACTOS AMBIENTAIS DO LANLANÇÇAMENTO DE RESAMENTO DE RESÍÍDUOS DE DUOS DE
ETAS NOS CORPOS DETAS NOS CORPOS D’Á’ÁGUAGUA
♦ 7.500 ETAS brasileiras
♦ 70% lança diretamente os lodos nos corpos d’água mais próximos
♦ Impactos ambientais:– aumento na quantidade de sólidos nos
corpos d’água;
– assoreamento dos corpos d’água;
– aumento da cor, turbidez e concentração de alumínio na água;
– redução do pH da água;– solubilização de metais contidos no lodo
no corpo hídrico;– liberação de odores;– redução da quantidade de oxigênio
dissolvido no corpo d’água;– toxicidade crônica aos organismos
aquáticos;– impacto visual.
TENDÊNCIA MUNDIALTENDÊNCIA MUNDIAL♦ Usos benéficos de resíduos de ETAs
Siderurgia
Agricultura/Controlede eutrofização Cobertura de
aterros sanitários
Cimenteira
RevestimentoCerâmico
EUA
Japão, Espanha
HolandaEUA, Japão, Alemanha,
Inglaterra
EUA, Alemanha, Espanha, Japão, Austrália
EUA, Austrália
EUA, Polônia, Alemanha, Japão
Recuperação de coagulantes
Cerâmica VermelhaEUA, China, Espanha,
Inglaterra, Índia, Portugal, Holanda, Brasil Recuperação de
áreas degradadas
♦ Usos benéficos de resíduos de ETAs
Pesquisa
DonnanAcidulação
Estados UnidosEstados Unidos
Aplicação no solo25%
Aterro sanitário
20%Aterro exclusivo
13%
Descarga nos corpos d´água
11%
Outros7%
Descarga no sistema
público de esgotos
24%
Fonte: CORNWELL et al (2000)
Industrial Water Pollution Controls
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EPA Home > Water > Water Science > Industrial Water Pollution Controls > Effluent Guidelines > Potential Drinking Water Treatment Effluent Guidelines
Effluent Guidelines Cooling Water Intake Structures 316(b) Discharge Standards for Armed Forces Vessels Analytical Methods
Potential Drinking Water Treatment Effluent Guidelines
We are beginning a new rulemaking to address the direct discharge of drinking water treatment residuals to surface water, together with the indirect discharge of residuals to wastewater treatment plants. This rulemaking, titled "Drinking Water Treatment Effluent Guidelines," may include large, as well as medium and small, drinking water facilities that discharge suspended solids, aluminum salts, organic matters, radionuclides, iron salts, polymer, lime, arsenic, desalination concentrates, or other residuals.
The docket number for the drinking water treatment rulemaking is EPA-HQ-OW-2004-0035 and is accessible from Regulations.gov. Enter the docket number in the space provided under "Advanced Search."
• Clean Water Act Requirements
• Potential Effluent Guidelines for the Drinking Water Treatment Point Source Category
• Data Needs for Determining Whether Effluent Guidelines for Drinking Water Treatment Facilities are Warranted
• Surveying Treatment Facilities
• For more information
Clean Water Act Requirements
The Clean Water Act directs us to develop national industrial technology-based regulations to limit the amount of pollutants that are discharged to surface waters (usually called "effluent guidelines") or to sewage treatment plants (called "pretreatment standards"). Pretreatment standards ensure that pollutants do not pass through or interfere with the safe and effective operation of these treatment plants. The Clean Water Act also directs us to develop national industrial technology-based
Fonte: http://www.epa.gov/waterscience/guide/dw/#potential
FranFranççaa
Aplicação no solo6% Aterro sanitário
13%
Descarga no sistema público
de esgotos29%
Usos benéficos (diques,
construção civil, compostagem)
52%
Fonte: ADLER et al (2002)
Reino UnidoReino Unido
Fonte: SIMPSON et al (2002)
Aterro sanitário
52%
Aterro exclusivo
6%
Descarga no sistema
público de esgotos
29%
Lagoa2%Novos
métodos9%
Descarga nos corpos d'água
2%
Novos métodos:
•aplicação no solo;
•recuperação de áreas degradadas;
•disposição no solo (incluindo a produção de gramíneas);
•incorporação em materiais de construção (incluindo tijolos e agregados)
Major projects
Wastewater sludge
recycling
Clean water sludge
recycling
Operational maintenance
and capital upgrades
Workshop services
Laboratory services
Clean water sludge recycling
Nature of service
Terra Eco Systems recycles clean water sludge to agriculture, land remediation and
forestry. We can recycle both clean water sludge cake as well as liquid sludge.
Removals can be done from tanks at Water Treatment Works as well as from lagoons.
Our operations include transportation of the clean water sludge from the Clean Water
site to the location where it will be recycled.
Benefits
We can offer a sustainable and cost-effective alternative to landfill. We are able to
take a variety of clean water sludges and offer a range of recycling options.
Our solution will give you peace of mind– all of our recycling activities are registered
or audited by the Environment Agency. We are also able to provide all of our clients
with a full audit trail of where and how their waste materials were recycled.
Capabilities
Experience - We are the No. 1 in agricultural recycling in the UK.
Land selection is carried out by one of our fully qualified contract managers.
We provide logistics for the safe and efficient removal of clean water sludge.
Our landbank is in excess of 45,000 hectares and is spread across the south of
England and Scotland.
Key clients
Anglian Water, Southern Water, Mid-Kent Water, Essex and Suffolk Water, Scottish
Water
Contact information
See also
Terra Ecosystems website
See Also:
Terra Eco Systems
website
Terra Eco Systems recicla lodo de ETAs para a agricultura, áreas degradadas e florestas
Fonte: http://www.thameswater.co.uk/UK/region/en_gb/content/section_homepages/section_homepage_000602.jsp
AlemanhaAlemanha
Fonte: Gramel et al. (2002)
Aterro 35%
Estação de
tratamento
de esgotos
12%
Reúso
industrial
25%
Outros usos
benéficos
28%
AustrAustráália lia –– 2006/072006/07
Fonte:
http://www.sydneywater.com.au/AnnualReport/menu/performance/Goal4/perfo
rmanceIndicators.cfm#performanceIndicator1
“Of the total mass of water treatment residuals produced, 48 per cent was
reused this year, with the balance stored for future reuse.
In 2006-07, Sydney Water's water filtration plants produced 2,807 dry tonnes of residuals - an increase of nearly 24 per cent from 2005-06”.
Japão (2005)Japão (2005)
Fonte: http://www.env.go.jp/en/headline/headline.php?serial=668
Total: 422 milhões de toneladas
Siderúrgica:
10,2%
Construção:
18,1% Agricultura:
20,8%
Eletricidade,
gás, calor e
suprimento
de água:
23,0%
Papel e
celulose:
8,4%
Indústria
química: 4%
Japão (2005)Japão (2005)
Disposição
final 5,7%
Reúso
reciclagem
51,9%Redução
42,3%
Lodo
44,5%
Resíduo
animal
20,7%
Sedimento
14,4%
Fonte: http://www.env.go.jp/en/headline/headline.php?serial=668
Região Metropolitana Região Metropolitana deTokyodeTokyo (Japão)(Japão)
Fonte: http://www.waterprofessionals.metro.tokyo.jp/pap.html
Região Metropolitana Região Metropolitana deTokyodeTokyo (Japão)(Japão)
Fonte: http://www.waterprofessionals.metro.tokyo.jp/pap.html
INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DE LODOS ÃO DE LODOS DE ESTADE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUA EM GUA EM BLOCOS CERÂMICOSBLOCOS CERÂMICOS
C E R Â M I C A
MÔNACO
EQUIPE TEQUIPE TÉÉCNICACNICA
♦ Dione Mari MORITA - Universidade de São Paulo (USP)♦ Américo de Oliveira SAMPAIO - Companhia de Saneamento
Básico do Estado de São Paulo (SABESP) ♦ Airton Checoni DAVID (SABESP)♦ Marco Antônio Silva de OLIVEIRA (SABESP)♦ Carlos Henrique GIANFRANCISCO (Cerâmica Mônaco)♦ Patrícia de Souza ANDRADE – (Unicamp)♦ Roberto FERREIRA (SABESP)♦ Marcelo Kenji MIKI (SABESP)♦ Maurício Guimarães SABBAG (USP)♦ Orientação: Prof. Dr. João Vicente Assunção (FSP - USP)
EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua de gua de CubatãoCubatão
Vazão: 4 m3/sETA convencionalCoagulante: cloreto férrico
Cerâmica MônacoCerâmica Mônaco
7.500 t argila/mês
Cerâmica industrial
-comparação com os limites estipulados pela legislação ambiental
-comparação das operações com e sem o resíduo
-análise de risco
•Comparação das características geotécnicas e mineralógicas do lodo
com as das argilas
•Avaliação de diferentes proporções lodo:argila
•Avaliação da necessidade de mudança no processo industrial devido
à incorporação do lodo
•Realização de testes mecânicos com os blocos e comparação com
os limites estipulados pelas normas técnicas
•Comparação entre blocos com e sem resíduo
Prospecção de potenciais usuários, negociação e testes
em escala real
Considerando outros materiais utilizados no processo
Mineralógica e Granulométrica
Caracterização da
água do Rio Cubatão
Caracterização dos produtos químicos
utilizados na ETA
Considerando uso na cerâmica
Destino dos compostos/elementos escolhidos na ETA
Método “Ad-Hoc” de avaliação dos impactos ambientais
Definição dos impactos ambientais no processo industrial
Biológica
Físico-Química
Medição dos impactos
Parâmetros para caracterização do lodo
Comparação com critérios, normas, padrões e escolha dos
compostos/elementos a serem avaliados
PARÂMETROS UNIDADE VARIAÇÃORESUMO DA
REVISÃO
BIBLIOGRÁFICA(1)
Arsênio mg/kg <1,00 - 20,70 10 - 20
Bário mg/kg 76,3 -
Berílio mg/kg <1,00 - <1,95 -
Cádmio mg/kg <1,10 0,06 - 1,20
Carbono Orgânico Total
%(m/m) 1,83 - 4,70 7,72
Chumbo mg/kg 4,42 - 103,00 6,4 - 54
Cianeto mg/kg <0,17 - <1,00 -
Cloretos mg/kg <7,00 - 474,00 -
Cloro Residual mg/kg <0,5 -
Cobre mg/kg 16 <10,0 - 110
Compostos Organo-Halogenados (TOX)
% <0,05 -
Cromo Hexavalente mg/kg <1,00 - 1,11 -
Cromo Total mg/kg 5,88 - 72,50 <5,8 - 82,3
Fenol mg/kg <0,50 - <2,97 -
Mercúrio mg/kg <0,25 - <1,00 0,01 - 0,46
Níquel mg/kg <1,99 3,4 - 90,0
Óleos e Graxas % <0,05 - 0,09 -
Selênio mg/kg <1,00 - <7,75 -
Surfactantes mg/kg <0,50 - 0,96 -
Vanádio mg/kg 7,49 - <328 -
Zinco mg/kg 24,5 31,5 - 296
Hidrocarbonetos Líquidos/Bombeáveis
% <0,05 -
pH UpH 6,5 - 7,9 5,0 - 10,6
Umidade % 17,30 - 84,60 81,50 - 99,94
Líquidos Livres mL/100g Ausente -
Todos os Compostos Orgânicos Voláteis
mg/kg <0,06 -
LEGENDA:(1)
CORDEIRO; 1993; HORTH et al. ; 1994; BARBOSA; 2000; BARROSO
et al. ; 2001; HUANG et al. ; 2001; RICHTER; 2001; PAULSRUD et al. ; 2002; GODBOLD et al. ; 2003
Coliformes Totais NMP/g 2 – 372
Coliformes Fecais NMP/g <1 – 10
Giardia sp - Negativo
Cryptosporidium sp - Negativo
VARIAÇÃOPARÂMETROS UNIDADE
Características físico-químicas e
microbiológicas do lodo
Blocos cerâmicos fabricados
com o lodo da ETA Cubatão
Cor mais avermelhada
Cerca de 100 g mais leves
Com lodo Sem lodo
CO2
Teste sem lodo: picos mais intensos
Teste com lodo: maior emissão - maior consumo de cavaco
MONITORAMENTO NA CHAMINMONITORAMENTO NA CHAMINÉÉ
O2
Após 14 horas: maior emissão de O2 no teste com lodo - excesso de ar
CONCLUSÕESCONCLUSÕES♦ Metodologia de negociação de conflitos com a
participação dos setores envolvidos mostrou-se eficaz, com os seguintes benefícios:
– à indústria: aumento da vida útil da jazida, redução dos custos de recomposição de áreas com vegetação nativa, blocos mais leves e mais vermelhos, menores emissões no forno (US$ 1480,74/hectare)
– à concessionária de serviços de saneamento: solução definitiva para o lodo gerado na ETA; 67% do custo da disposição em aterro, sem passivo ambiental;
– ao meio ambiente: redução da supressão da vegetação e minimização da poluição aquática
♦ compatibilidade entre o lodo e a massa de argila, não ocorrendo interferências significativas no processo produtivo e nem nas características finais dos blocos cerâmicos processados;
♦ substituição da argila pelo lodo♦ além das características físico-químicas das
matérias-primas, é importante a forma do molde;
♦ os blocos cerâmicos nos quais foi incorporado 12,5% de lodo de ETA e confeccionados com molde de paredes retas atenderam as especificações das normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas.
♦ disposição do lodo diretamente sobre o solo no pátio da indústria:
– ingestão da água subterrânea contaminada: chumbo no solubilizado (monitorar, investigar e controlar)
– outras vias não se caracterizaram como importantes para contaminação
♦ emissões de CO, SO2 e CO2 mais estáveis, após os 600oC: presença da calcita
♦ fatores de emissão de CO, CO2, SO2, SO3 e Material Particulado - mesma ordem de grandeza das cerâmicas norte-americanas
♦ Emissão de metais no material particulado inferiores aos fatores de emissão de cerâmicas norte-americanas
♦ atendimento à Diretiva Européia - emissão de dioxinas e furanos
♦ aplicando modelo matemático de dispersão de poluentes: as emissões dos poluentes não afetariam a qualidade do ar
♦ disposição do bloco pós consumo em lixões ou em usinas de reciclagem de entulhos:
– nenhuma via analisada se caracterizou como importante para contaminação
VIABILIDADE TVIABILIDADE TÉÉCNICA DA CNICA DA INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DE LODOS ÃO DE LODOS DE ESTADE ESTAÇÇÕES DE ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUA DO GUA DO MUNICMUNICÍÍPIO DE CAMPINAS EM PIO DE CAMPINAS EM BLOCOS CERÂMICOSBLOCOS CERÂMICOS
Equipe tEquipe téécnicacnica
♦ Rafael Menni NOVAES (Unicamp)
♦ Ricardo de Lima ISAAC (Unicamp)
♦ Dione Mari MORITA (USP)
♦ Patrícia de Souza ANDRADE (Unicamp)
♦ Álvaro Chavez PORRAS (Unicamp)
EstaEstaçções de tratamento de ões de tratamento de ÁÁgua 3 e gua 3 e 4 de Campinas4 de Campinas
Vazão: 2,9 m3/s
ETA convencional
Coagulante: cloreto férrico
Cerâmica Cerâmica CapuavaCapuava
1600 t/mês de argila
Semi-artesanal
Metodologia dos Ensaios de Caracterização dos Corpos de Prova
- proporções de mistura: 10, 20, 30, 40 e 50% adição lodo (em massa)
- IPT (2003): dimensões dos corpos de prova 20 x 3 x 2 cm
- preparação das amostras: trituração e peneiramento →→→→ Pó
- mistura: por pesagem em uma balança analítica
♦ Verificou-se uma compatibilidade entre as características físicas e mineralógicas do lodo das ETAs 3 e 4 com as matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica;
♦ O lodo, por ser rico em quartzo, atua no processo cerâmico como agente desplastificante, devendo ser misturado com argilas ricas em componentes argilosos;
♦ O lodo contribuiu por melhorar a propriedade de cor nos blocos;
♦ Mesmo em péssimas condições de desaguamento, o lodo pode ser incorporado à massa cerâmica (mas em proporções menores);
♦ Teor de umidade do lodo: fator limitante♦ Necessidade de um tratamento complementar em
leito de secagem;
ConclusõesConclusões
♦ Tratamento complementar ocasionou em uma série de vantagens:– melhoria nas condições de transporte;– melhoria nas condições de descarga do lodo na
indústria;– possibilidade de adição de lodo em maiores
proporções;– aceitação sem resistência por parte do ceramista;– valor ao material o qual passa de resíduo a
insumo.♦ Comportamento dos corpos de prova
semelhante aos dos blocos produzidos: ganhos de absorção de água, aumento da porosidade aparente e diminuição da resistência mecânica na medida em que o lodo foi sendo adicionado;
♦ Resultados em escala de laboratório não reproduzem o que ocorre em escala real devido às condições de mistura.
REMOREMOÇÇÃO DE FÃO DE FÓÓSFORO DE SFORO DE EFLUENTES DE ESTAEFLUENTES DE ESTAÇÇÕES ÕES DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO BIOLBIOLÓÓGICO UTILIZANDO GICO UTILIZANDO LODO DE ESTALODO DE ESTAÇÇÃO DE ÃO DE TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁÁGUAGUA
Equipe tEquipe téécnicacnica
♦ Iara Regina Soares CHAO (SABESP)
♦ Dione Mari MORITA (USP)
♦ Thadeu Hiroshi FERRAZ (UNESP)
EstaEstaçção de tratamento de esgotos de ão de tratamento de esgotos de BarueriBarueri
Vazão: 6,5 m3/s
Sistema de lodos ativados convencional
EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua do gua do Alto CotiaAlto Cotia
Vazão: 1 m3/s
Tratamento convencional
Coagulante: sulfato de alumínio
TESTES DE JARROS :TESTES DE JARROS :TESTES DE JARROS :
1. TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES;
2. TEMPO DE SEDIMENTAÇÃO;
3. CARGAS ELÉTRICAS
4. DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;
1.1. TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES; TEMPO DE PERMANÊNCIA DO LODO NOS DECANTADORES;
2.2. TEMPO DE SEDIMENTATEMPO DE SEDIMENTAÇÇÃO;ÃO;
3.3. CARGAS ELCARGAS ELÉÉTRICASTRICAS
4.4. DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;DOSAGEM DE LODO NO EFLUENTE FINAL;
1ª ETAPA - POTENCIAL DE REMOÇÃO DE FÓSFORO1ª ETAPA - POTENCIAL DE REMOÇÃO DE FÓSFORO
2ª ETAPA - INFLUÊNCIA DAS SEGUINTES VARIÁVEIS:2ª ETAPA - INFLUÊNCIA DAS SEGUINTES VARIÁVEIS:
5. TEMPO DE MISTURA;
6. USO DE POLÍMERO NA
COAGULAÇÃO DA ÁGUA
BRUTA DA ETA ALTO
COTIA
7. pH DA MISTURA
(EFLUENTE FINAL DA ETE-
BARUERI E LODO DE ETA-
ALTO COTIA)
5.5. TEMPO DE MISTURA;TEMPO DE MISTURA;
6.6. USO DE POLUSO DE POLÍÍMERO NA MERO NA
COAGULACOAGULAÇÇÃO DA ÃO DA ÁÁGUA GUA
BRUTA DA ETA ALTO BRUTA DA ETA ALTO
COTIACOTIA
7.7. pH DA MISTURA pH DA MISTURA
(EFLUENTE FINAL DA ETE(EFLUENTE FINAL DA ETE--
BARUERI E LODO DE ETABARUERI E LODO DE ETA--
ALTO COTIA)ALTO COTIA)
ConclusõesConclusões♦ No descarte de lodo de estações de
tratamento de água – ETAs são desprezadas toneladas de produtos químicos, que poderiam ser recicladas e utilizadas como insumo no tratamento terciário de ETEs;
♦ Melhor eficiência (100%): – concentração de fósforo inicial de 2,9 mg/L– tempo de permanência do lodo no decantador
da ETA do Alto Cotia de 80 dias– pH de 4,5 a 6,5– Gradiente de 40 s-1– tempo de mistura de 15 minutos– tempo de sedimentação de 30 minutos– sem polímero – Dosagem de 37 mg/L
♦ O tempo de permanência do lodo no decantador da ETA do Alto Cotia influencia na remoção de fósforo do efluente da ETE Barueri. Valor máximo em 45 dias;
♦ Parâmetros que influenciam na remoção: – tempo de mistura– dosagem de lodo– Polímero– Tempo de permanência do lodo no decantador da
ETA♦ Parâmetros que não influenciam:
– Cargas elétricas das partículas de lodo de ETA– Tempo de sedimentação
VIABILIDADE TVIABILIDADE TÉÉCNICA DA CNICA DA INCORPORAINCORPORAÇÇÃO DO LODO ÃO DO LODO DOS DECANTADORES DA DOS DECANTADORES DA ESTAESTAÇÇÃO DE TRATAMENTO ÃO DE TRATAMENTO DE DE ÁÁGUA DE CAMPINAS E GUA DE CAMPINAS E AGREGADOS RECICLADOS AGREGADOS RECICLADOS MIMIÚÚDOS EM BLOCOS DE DOS EM BLOCOS DE CONCRETOCONCRETO
PREFEITURA MUNICIPAL DE CAMPINAS
Equipe tEquipe téécnicacnica
♦ Álvaro Chávez Porras (Unicamp)
♦ Ricardo de Lima Isaac (Unicamp)
♦ Dione Mari Morita (Usp)
EFEITO DO TEMPO DE EFEITO DO TEMPO DE ARMAZENAMENTO DO LODO ARMAZENAMENTO DO LODO NO DECANTADOR NO NO DECANTADOR NO DESAGUAMENTODESAGUAMENTO
Equipe tEquipe téécnicacnica
♦ Marcelo Kenji MIKI (SABESP)
♦ Dione Mari MORITA (USP)
♦ Marco Antônio Silva de OLIVEIRA (SABESP)
♦ Roberto FERREIRA (SABESP)
♦ Equipe técnica da ETA Cubatão
EstaEstaçção de Tratamento de ão de Tratamento de ÁÁgua de gua de CubatãoCubatão
Vazão: 4 m3/sETA convencionalCoagulante: cloreto férrico
0
200
400
600
800
Counts
Position [°2Theta] (Copper (Cu))
10 20 30 40 50 60
Amostra 4 Amostra 1
Em andamentoEm andamento
♦ Remoção de sulfeto de água residuária de
curtume com lodo de estação de
tratamento de água
♦ Projeto de uso benéfico de lodos de
estações de tratamento de água operadas
pela SABESP