Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
SELMA SOUZA ALVES SANTOS
CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO SÓLIDO: LODO DE
ETA, COMO MATÉRIA PRIMA PARA CONFECÇÃO DE ELEMENTOS
DA CONSTRUÇÃO CIVIL.
Orientadora: Profa Dra. Vânia Palmeira Campos
SALVADOR
2011
SELMA SOUZA ALVES SANTOS
CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO SÓLIDO: LODO DE
ETA, COMO MATÉRIA PRIMA PARA CONFECÇÃO DE ELEMENTOS
DA CONSTRUÇÃO CIVIL.
Dissertação apresentada ao Colegiado do Programa de Pós-Graduação em Química Analítica da Universidade Federal da Bahia, como pré-requisito obrigatório obtenção do titulo de Mestre.
Orientadora: Profª Dra. Vânia Palmeira Campos
SALVADOR
2011
Dedico este trabalho, ao meu marido
Josemilson e filhos, Victor e Valber,
pessoas que tanto amo, por me
impulsionarem a buscar vida nova a
cada dia.
AGRADECIMENTO
À Deus, Senhor do Universo.
À minha família, meu marido e filhos, pessoas que tanto amo, pela compreensão,
paciência e cumplicidade, por terem de se privar da minha companhia pelos
estudos, concedendo-me a oportunidade de realizar-me ainda mais.
À professora Vânia Campos pela oportunidade, compreensão, confiança e
credibilidade dada a minha pessoa. Por ter mostrado o quanto é importante a
sinergia. Por ter acolhido meu projeto de pesquisa. Pela orientação e pelo apoio
técnico fundamental na realização deste trabalho.
A todos os professores pelos ensinamentos e auxílio na formação do conhecimento
que resultou em uma consciência critica e determinada com relação às diversas
áreas e faces que o curso de Química apresenta.
Ao laboratório CETA da UFBa, na pessoa do Sr. Emanuel Rodrigues do
Nascimento, pessoa que com atenção e presteza acolheu o projeto.
Ao colega Joelson Almeida, que com a paciência e disposição colaborou no projeto.
Ao gerente da OMPT- EMBASA Jorge Brito pelo apoio e por acreditar no projeto.
A EMBASA e todos responsáveis e trabalhadores técnicos e administrativos, em
especial Claudemiro Bispo, Robson Barros e Paulo Cesar pela gentileza e atuação
durante a realização dos trabalhos necessários a esta pesquisa.
A todos os meus amigos, em especial, Sandra Regina e Rita Pitangueira pelo apoio
e força nas horas difíceis. As pessoas certas nas horas mais incertas.
Finalmente a todos que, mesmo sem nomeá-los me transmitiram as contribuições e
o incentivo para êxito deste trabalho.
RESUMO
A estação de tratamento de água (ETA) Vieira de Mello (VM), uma das ETAs da EMBASA, situada em Salvador-Ba, com capacidade para tratar 2,5 m3 s-1 de água, entrou em operação em março de 1964 atendendo parte da demanda de água potável da cidade de Salvador. Para transformar a água bruta em água potável, a VM utiliza o processo convencional de tratamento, com adição de diversos componentes, formando resíduos a serem removidos nas etapas de decantação e filtração, principalmente nos decantadores, sendo estes resíduos chamados de lodo. A disposição final dos lodos gerados nas ETAs constitui atualmente um dos principais passivos ambientais do setor de saneamento. Há muito, o destino destes resíduos de ETA vinha sendo os cursos d’água próximos das estações, podendo causar efeitos, principalmente à fauna aquática e a saúde humana, pois o mesmo contém metais, tóxicos entre outros contaminantes. Esta prática tem sido questionada por órgãos ambientais. Atualmente, um dos grandes desafios é a busca de destinação final desses lodos, ambientalmente vantajosa e econômica e tecnicamente viável. Entre as possibilidades aponta-se incorporação do lodo em compostagem e seu uso na fabricação de tijolos. Neste estudo realizou-se a caracterização do resíduo gerado na ETA VM, após secagem em estufa sob controle de temperatura na faixa de 103-1050C. Foram encontradas concentrações de metais e semi metais nas faixas de: 6,00 - 9,57 mg L-1 Al; 2,14 – 2,89 mg L-1 As; 0,30 - 0,50 x10-3 mg L-1 Be; < 0,10 – 0,12 x10-3 mg L-1 Cd; 0,83 – 0,14 mg L-1 Cr; <2,0 – 0,11 mg L-1 Pb; 6,50 – 12,50 x 10-3 mg L-1 V. Resultados obtidos de testes de resistência de bloco (fbk =fbk,est= 7,8 Mpa) e de absorção de umidade ( ≤ 13%), além de testes de lixiviação: As < 0,035 mg L-1, Cd < 0,020 mg L-1 ,Pb < 0,20 mg L-1, Cr< 0,070 mg L-1, Al < 1,2 mg L-1, Be< 0,020 mg L-1, V<0,30 mg L-1, comprovam a adequação do lodo para uso na confecção de blocos na construção civil. Como o volume de água tratada em média é 178.710 m3 dia-1 na ETA VM, e a produção de resíduo no final do tratamento é de 42,20 g m-3 SST a produção de blocos por dia poderá ser de 15.814, considerando a composição do material nas seguintes proporções: 1,0: 3,7: 0,85: 0,28 correspondendo a cimento:areia:água:lodo. A tecnologia identificada neste trabalho para a destinação final do resíduo da ETA VM é econômica e ambientalmente adequada.
Palavras Chave : Resíduo de ETA, Estação de Tratamento, Lodo, Reuso.
ABSTRACT
The station of treatment of water (WTS) Vieira of Mello (VM), one of the Water Treatment Stations(WTS) of the EMBASA, located in Salvador-Ba,with capacity to treat 2,5 m3 s-1 of water, has entered in operation in March of 1964 assisting part of the demand of drinking water of the city of Salvador. To transform the rude water in drinking water, the station Vieira de Mello (VM) uses the conventional process of treatment, with the addition of several components, forming residues to be removed in the stages of decantation and filtration, mainly in the decanters, being these residues called of mud. To final disposition of the mud generated in the water treatment stations (WTS) constitutes nowadays one of the main environmental liabilities of the section of sanitation. For a long time, the destiny of these residues of the WTS (water treatment station) were being the courses of water close to the stations, where it can cause effects mainly to the aquatic fauna and the human health, because the same contains toxics metals, among others contaminating. This practice has been questioned by environmental organs. Nowadays, one of the greatest challenges is the search of final destination of these mud, environmentally advantageous and economic and technically viable. Among the possibilities is pointed the incorporation of the mud in composting, its use in the production of bricks. In this study accomplished the characterization of the residue generated in the water treatment Station (WTS) Vieira de Mello (VM) after drying in greenhouse under temperature control in the strip of 103-105°C.There were found concentrations of metals and semi - metals in the strips of: 6.00 – 9.57 mg L-1 Al; 2.14 – 2.89 mg L-1 As; 0.30 – 0.50 x10-3 mg L-1 Be; < 0.10 – 0.12 x10-3 mg L-1 Cd; 0.83 – 0.14 mg L-1 Cr; <2.0 – 0.11 mg L-1 Pb; 6.50 – 12.5 x 10-3 mg L-1 V. Results Obtained of tests of resistance of block (fbk =fbk,est= 7.8 Mpa) and of humidity absorption (≤ 13%), besides lixiviation tests: As < 0.035 mg L-1, Cd < 0.020 mg L-1 ,Pb < 0.20 mg L-1, Cr< 0.070 mg L-1, Al < 1.2 mg L-1, Be< 0.020 mg L-1, V<0.30 mg L-1, they prove the adaptation of the mud for use in the making of blocks in the building site. As the volume of treated water is on average of 178.710 m3 dia-1 in the water treatment station (WTS) Vieira de Mello(VM) and the production of solids, in the end of treatment is from 42.20 g m-3 SST the production of bricks by day could be about 15.814 considering the composition of the material in the following proportions: 1.0: 3.7: 0.85: 0.28 corresponding to the ciment,sand,water,mud.The technology identified in this work to the final destination of the residue of the water treatment station (WTS) Vieira de Mello (VM) is economical and environmentally appropriated.
Words Key: Residue of water treatment station (WTS). Station of Treatment water.
Mud. Reuse.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................... 13
2. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA VIEIRA DE MELLO ........ 16
2.1. Aspecto físico da Estação de Tratamento Vieira de Mello .............. 21
2.2. Produtos químicos usados na Estação de Água Vieira de Mello .... 23
2.2.1 Sulfato férrico ................................................................................ 23
2.2.2. Cal hidratada ................................................................................ 24
2.2.3. Ácido fluossilicico ......................................................................... 24
2.2.4. Cloro Líquido usado na ETA VM .................................................. 25
2.3. Etapas de tratamento de água da estação Vieira de Mello ........ 26
2.3.1. Medida da vazão da água bruta ................................................... 26
2.3.2. Dosagem do coagulante ............................................................... 27
2.3.3. Coagulação .................................................................................. 28
2.3.4. Alcalinização ................................................................................ 29
2.3.5. Floculação .................................................................................... 31
2.3.6. Sedimentação ou decantação ...................................................... 32
2.3.7. Filtração ........................................................................................ 32
2.3.8. Desinfecção .................................................................................. 33
2.3.9. Fluoretação .................................................................................. 36
2.4 Parâmetros de qualidade da água controlados na ETA VM ...... 37
2.4.1 Parâmetros biológicos ................................................................... 37
2.4.2 Parâmetros Físicos ....................................................................... 37
2.4.3 Parâmetros Químicos .................................................................... 38
3. METODOLOGIA ................................................................................ 43
3.1 Metodologia Amostral ................................................................... 43
3.1.1 Coleta das Amostras dos Decantadores e Filtros ......................... 43
3.1.2 Coleta do Lodo da Zona Morta ...................................................... 46
3.2 Análise Biológica, Física e Química ............................................ 47
3.3 Análise do Lodo da Zona Morta ................................................... 51
3.4 Análise do Elemento Construtivo ................................................. 52
3.4.1 Procedimento de Moldagem do Bloco ........................................... 52
3.4.2 Teste de Absorção de Umidade e Resistência à Compressão ..... 56
3.4.2.1 Absorção de Umidade ................................................................ 56
3.4.2.2 Resistência à Compressão ......................................................... 57
4. RESULTADO E DISCUSSÃO ........................................................... 60
4.1 Estudo Estatístico .......................................................................... 65
4.1.1 Análise Multivariada dos Dados .................................................... 65
4.1.2 Teste Q .......................................................................................... 68
5. CONCLUSÃO .................................................................................... 81
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 83
7. ANEXOS ............................................................................................ 87
Tabela 1A ............................................................................................... 87
LISTA ABREVIATURAS
AAS - Atomic Absorption Spectrometric - Espectrometria de absorção atômica.
AWWA- American Water Works Association
CETA – Centro Tecnológico de Argamassa
CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Básico do Estado de São
Paulo.
CETIND – Centro de Tecnologia Industrial Pedro Ribeiro
CONAMA- Conselho Nacional do Meio Ambiente.
DBO- Demanda Bioquímica de Oxigênio.
DQO - Demanda Química de Oxigênio.
ECP- Estação de Condicionamento Prévio
EEAB- Estação elevatória de Água Bruta
EMBASA- Empresa Baiana de Águas e Saneamento S.A.
ETA- Estação de Tratamento de Água.
HCA- Análise por agrupamento Hierárquico
NBR- Norma Brasileira
OPTQ- Departamento de Apoio Técnico de Qualidade
PCA- Análise de Componente Principal
POP- Procedimento Operacional
PROSAB- Programa de Pesquisa em Saneamento Básico.
SABESP- Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo.
SGI - Sistema de Gestão Integrada
RPM- Rotação por minuto.
SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
TS- Teodoro Sampaio
VM – Vieira de Mello
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Planta do Parque da Bolandeira- Boca do Rio, salvador-Ba.
FIGURA 2 – Foto do Reservatório R7- Cabula, Salvador-Ba.
FIGURA 3 – Foto do Reservatório R3- Caixa D’Água, Salvador-Ba.
FIGURA 4 – Foto da Barragem Joanes I - Lauro de Freitas, Bahia.
FIGURA 5 – Foto da Barragem Ipitanga I - Salvador-Ba.
FIGURA 6 – Fotos das Etapas do Tratamento de água na Estação VM. (A) Canal de
mistura rápida / coagulação; (B) Floculação; (C) Decantação; (D) Filtração.
FIGURA 7 – Foto da Zona morta da ETA Vieira de Mello (A) e lodo retirado (B)
FIGURA 8 – Modelo e dimensões da forma usada para preparo do bloco-teste.
FIGURA 9 – Detalhamento da fôrma usada para preparo do bloco-teste: (A) fôrma
desencaixada e (B) fôrma encaixada.
FIGURA 10 – Fotos dos passos do procedimento para confecção dos bloco-teste:
(A) mistura dos materiais constituintes dos blocos; (B) untação da fôrma com óleo;
(C) colocação da argamassa na forma; (D) argamassa compactada;(E) remoção do
material nivelado;(F) retirada do bloco da fôrma;(G) fôrma sem a primeira parte; (H)
bloco pronto para secar.
FIGUAR 11 – Fotos do equipamento usado para o teste de resistência à
compressão com os blocos confeccionados: (A) ajustamento das placas para
compressão; (B)- escala em Newton, tonelada ou Kgf.
FIGURA 12 – Metais no efluente (suspensão de lodo) dos Decantador da ETA VM.
FIGURA 13 – Metais no efluente (suspensão do lodo) da lavagem dos filtros da ETA
VM.
FIGURA 14 - Metais nas amostras do lodo seco da ETA VM.
FIGURA 15 – Gráfico de loadings(A) e gráfico de Scores (B) para o efluente da
lavagem dos filtros.
FIGURA 16 – Gráfico de loadings(A) e gráfico de Scores(B) para o efluente de
lavagem dos decantadores.
LISTA DE QUADRO
QUADRO 1 – Especificação química do sulfato férrico comercial usado na ETA VM.
QUADRO 2 - Especificação da cal hidratada usada na ETA VM.
QUADRO 3 – Especificação do ácido fluorsilícico usado na ETA VM.
QUADRO 4 – Especificação do cloro líquido usado na ETA VM.
QUADRO 5 – Componentes do filtro usado na ETA VM e respectivas definições.
QUADRO 6 – Resultado da titulação conforme ânion encontrado.
QUADRO 7 – Resumo do PCA para os filtros e decantadores.
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Composição do Material dos blocos- teste (Etapa 1).
TABELA 2 - Requisitos para a resistência características à compressão e absorção
de umidade.
TABELA 3 - Composição do Material dos blocos-teste (Etapa 2).
TABELA 4 – Dados dos parâmetros analisados no efluente dos dez filtros da ETA
VM. Ago – Nov/2010.
TABELA 5 – Dados dos parâmetros analisados no efluente dos quatros
decantadores da ETA VM. Ago – Nov/2010.
TABELA 6 - Dados condensados dos parâmetros no efluente dos quadros
decantadores da ETA VM.Ago-Nov/2010.
TABELA 7 – Dados condensados dos parâmetros analisados no efluente dos dez
filtros da ETA VM. Ago-Nov/2010.
TABELA 8 – Dados condensados dos parâmetros analisados no lodo seco.
TABELA 9 – Medidas e Características dos blocos confeccionados na 1ª etapa do
trabalho.
TABELA 10 – Características dos blocos confeccionados na 2ª etapa do trabalho
(maio/2011).
TABELA 11 – Teste de absorção de umidade: Blocos confeccionados a partir dos
materiais apresentados na tabela 2.
TABELA 12 – Resultados do ensaio de lixiviação do lodo seco da ETA VM.
13
. INTRODUÇÃO
O Tratamento da água bruta gera transformações químicas, físicas e biológicas na
água e os processos utilizados geram impactos ambientais. No Bairro da Boca do
Rio estão situadas duas Estações de Tratamento de Água: a estação Vieira de
Mello, com capacidade para tratar 2,5 m3 s-1 de água, entrou em operação em
março de 1964; e a estação Teodoro Sampaio, com igual capacidade, encontra-se
em operação desde início da década de 70. Atualmente, as duas estações
produzem cerca 3,8 m3 s-1 de água potável, atendendo parte da demanda de água
da cidade do Salvador. Os resíduos gerados na estação de tratamento de água
Vieira de Mello e Teodoro Sampaio constituem um sério problema, tanto do ponto
de vista qualitativo como quantitativo.
Para transformar a água bruta em água potável, estações de tratamento de água
(ETAs) utilizam processos convencionais, com adição de diversos componentes
formando resíduo conhecido por lodo. A ETA Vieira de Mello, foco deste estudo,
lança parte dos resíduos gerados no Rio das Pedras, em Salvador, que nasce da
confluência com o Rio Saboeiro, no Cabula (reserva 19º BC), atravessa a avenida
paralela e deságua na praia da Boca do Rio [1]. Este rio recebe esgoto da
comunidade circunvizinha e lodo das Estações de Tratamento de Água Vieira de
Mello e Teodoro Sampaio, provenientes das descargas dos decantadores e uma
parte da lavagem dos filtros. A outra parcela é recuperada, retornando ao processo.
A partir de 27 de maio de 2011, uma parte deste resíduo é encaminhada para a
estação elevatória, que capta o efluente para estação de condicionamento de
esgoto do Jaguaribe, recentemente construída na Avenida Orlando Gomes.
Esta prática tem sido questionada por órgãos ambientais. Para que haja uma
alternativa final adequada para aquele resíduo, é necessário primeiramente fazer
um levantamento qualitativo do lodo gerado na ETA, uma vez que, hoje se
considera a água integrando as preocupações do desenvolvimento sustentável,
baseado nos princípios da função ecológica da propriedade, da prevenção, da
precaução, do poluidor – pagador, e considerando que a Constituição Federal e a
Lei n.º 6938, de 31 de agosto de 1981 [2], visam controlar o lançamento de
14
poluentes no meio ambiente, proibindo o lançamento em níveis nocivos ou
perigosos para os seres humanos e outras formas de vida.
Segundo Grandin, et al. (1993) [3], o lodo de ETAs é constituído de resíduos
sólidos orgânicos e inorgânicos provenientes da água bruta, tais como: algas,
bactérias, vírus, partículas orgânicas em suspensão, colóides, areia, argila, silte,
cálcio, magnésio, ferro, manganês, etc.
De acordo com a AWWA (1995) [4], o lodo de ETAs possui uma característica mais
similar aos solos do que se comparado com o lodo de esgoto, pois, em geral, o
nitrogênio e o carbono orgânico no lodo de ETAs são mais estáveis, menos reativos
e em concentrações mais baixas.
A utilização dos resíduos sólidos do saneamento básico como matéria-prima
alternativa representa uma solução ambiental e economicamente adequada para a
disposição final destes resíduos, contribuindo ainda para a sustentabilidade dos
sistemas de água e esgoto [5]. Diversos produtos podem ser gerados pela
utilização dos lodos de água e esgoto como matéria-prima, dentre eles adubos
orgânicos, substratos, tijolos cerâmicos, concretos, óleos, combustível, etc [6].
Muitas são as finalidades que são dadas a lodos gerados em ETAs: disposição em
aterro sanitário [7]; co-disposição com biossólido; disposição controlada em certos
tipos de solos [8]; lançamento em rede coletora de esgoto ou diretamente nas
estações de tratamento de esgotos; incineração de resíduos [6]; Tijolos fabricados
em laboratório, com argila adicionada de lodo [9]; Compostagem, que é um método
eficiente que usa o lodo em leiras, juntamente com restos vegetais, resíduos
sólidos domésticos e biossólidos, apresentando benefícios como ajuste de
umidade, fornecimento de minerais, ajuste de pH, etc. Em muitas ETAs, o lodo
desaguado tem sido disposto em aterros sanitários, juntamente com os resíduos
sólidos domésticos [10].
Outras aplicações para o lodo de ETAs, e sua disposição no solo promovendo
melhoria estrutural, ajuste do pH, aumento de minerais [11], aumento da
capacidade de retenção de água e recuperação de solos, em razão da presença de
15
nutrientes. Ele também é usado para o cultivo de gramas, podendo ser aplicado
tanto na fase liquida como na fase sólida ou ser aplicado na preparação do solo ou
fertirrigação, no crescimento da grama, o que é uma forma de provisão de ferro
para o solo [11]. Alem disso, usa-se na plantação de cítricos em cultivo com solos
com deficiência de ferro, onde o lodo funciona como uma provisão de ferro para o
solo mesmo. É necessário um monitoramento permanente para avaliar a
concentração de metais pesados no solo. O lodo de ETA também pode ser usado
no controle de H2S, gás gerado no sistema de esgoto, com odor ofensivo, para cujo
controle tem sido usado o cloreto férrico, que pode ser substituído por lodo de ETA,
que já contém o ferro, proveniente do uso do seu sal como coagulante no
tratamento de água [12].
O potencial tóxico do lodo de ETA depende principalmente do teor de metais
presentes, além das características físico-químicas e das condições em que estes
resíduos são dispostos [13]. Outros fatores que também influenciam a toxicidade
são as reações sofridas durante o processo, forma e tempo de retenção,
características do curso d’água, composição e impureza dos coagulantes e outros
produtos químicos utilizados no tratamento da água (Barroso e Cordeiro, 2001)
[14].
Empresas de saneamento, como por exemplo, a SABESP está desenvolvendo um
projeto para utilização do lodo incorporado ao material cerâmico, para uso na
construção civil [15].
A incorporação do lodo centrifugado da ETA Passaúna, localizada em Curitiba, que
usa sulfato de alumínio é interessante para produção de concreto, não interferindo
na sua qualidade [8]. Segundo Hoppen et al.(2003) [16], a mistura de 3% de lodo
no concreto pode ser utilizada em fabricação de artefatos, estruturas pré-moldadas
e construção de pavimentos em concreto. Ensaios de compressão foram efetuados
com sucesso por aqueles autores.
Estudos realizados na Região Metropolitana de Campinas numa proposta de
gestão de aproveitamento de resíduos de lodos de ETA, em co-disposição (mistura)
16
com outros compostos de reuso como o entulho, estão voltados para a fabricação
de componentes para a construção civil, tipo solo-cimento (tijolos e blocos para
vedação e lajotas para pátios) [6].
Esta dissertação teve como objetivo estudar a composição biológica, física e
química do lodo gerado na Estação de tratamento de água Vieira de Mello e a
viabilidade para a sua destinação, na confecção de blocos, a serem usados na
construção civil, reduzindo a contaminação e assoreamento do ecossistema do Rio
das Pedras, onde atualmente é dispensado.
A realização do estudo, além de contribuir qualitativa e quantitativamente para o
setor como subsídio para estabelecer um destino adequado para o resíduo gerado
na ETA Vieira de Mello, servirá como base de metodologia para ser usada por
outras ETAs.
2. A ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA VIEIRA DE MELLO
A EMBASA - Empresa Baiana de Águas e Saneamento, localizada em Salvador,
Bahia possui duas estações de Tratamento de água (ETA), no bairro da Boca do
Rio no Parque da Bolandeira (figura 1): a Estação Vieira de Mello (VM) com
capacidade para tratar 2,5 m3 s-1 de água, em operação desde março de 1964 e a
Estação Teodoro Sampaio (TS), com igual capacidade, em operação desde início
da década de 70. Atualmente, as duas estações produzem cerca 3,8 m3 s-1
atendendo parte da demanda de água da cidade de Salvador. A Estação Vieira de
Mello abastece os reservatórios de água tratada R3 e R7 e a Teodoro Sampaio
abastece além do reservatório R1, o R7 e R8.
17
A estação Vieira de Mello abastece os bairros de Salvador através dos
reservatórios de água tratada, R7 - Cabula (figura 2) e R3 - Caixa D’água.
O reservatório R7- Cabula (figura 2) - abastece uma parte do bairro de Mata
Escura, Sussuarana, Tancredo Neves, Cabula, Saboeiro (uma parte é abastecido
pela ETA Teodoro Sampaio), São Gonçalo, IAPI, Pero Vaz, Curuzú, uma parte da
Figura 1 - Planta do Parque da Bolandeira-Boca do Rio, Salvador, Bahia.
Figura 2 - Reservatório R7 – Cabula, Salvador, - Bahia.
18
Liberdade, Avenida San Martins, Alto do Pará, BR 324, Largo do Tanque, uma
parte da Avenida Barros Reis (outra parte abastecida pelo reservatório R3). Os
bairros de Mata Escura e Calçada são abastecidos em parte pelos reservatórios de
água tratada R3 e R7, respectivamente, a outra parte é referente à contribuição da
ETA Principal, uma outra estação de tratamento de água da EMBASA, localizada
na BR 324 Km 599, Passagem dos Teixeiras na cidade de Candeias, Bahia.
O Reservatório R3 - Caixa d’Água (figura 3) – abastece Sete Portas, Baixa de
Quintas, Bairros Reis (com outra parte abastecida pelo reservatório R7), Baixa dos
Sapateiros, Santo Agostinho, Comercio, uma parte da Calçada, uma parte da
Liberdade, Pau Miúdo e Caixa d’Água, sendo parte dos três últimos abastecida pelo
reservatório de água tratada R7, Lapinha, Barbalho, Santo Antônio e Nazaré com
uma parte abastecida pelo reservatório de água tratada R15, o qual recebe água do
reservatório R7.
As duas estações recebem água bruta de dois mananciais diferentes: Joanes,
através da barragem Joanes I e Ipitanga, através da barragem Ipitanga I. O
primeiro tem como, principais afluentes: córrego do Cantagalo, rio Muriqueira, rio
As duas estações recebem água bruta de dois mananciais diferentes: Joanes I
(figura 4), manancial rio Joanes; principais afluentes: córrego do Cantagalo, rio
Figura 3 - Reservatório R3- Caixa D’água; Salvador, Bahia.
19
Muriqueira, rio Pruam, córrego Jaíba, rio Bandeira e rio Itamboatã. Joanes I está
localizada em Lauro de Freitas, Areia Branca. Ano de Construção: 1955, Vazão
Média Captada: 3.300 L s-1. Tipo de Adução: Gravidade e recalque. Estação
Elevatória: 03 Conjuntos motor-bomba de 400 c.v.; Adutora I: Ø 1.500 mm,
concreto - 22,5 km (Gravidade); Adutora II: Ø 1.500 mm, aço - 22,5 km (Recalque);
O manancial Ipitanga tem como principal afluente o rio Caruripe. A barragem
Ipitanga I (figura 5) localizado em salvador-Ba, na Estrada Velha do Aeroporto; Ano
de Construção: 1935, Dimensões 190 x 15 m. Volume acumulável: 6.000.000 m³.
Vazão Média Captada: 800 L s-1. Tipo de Adução: Gravidade ou recalque. Estação
Elevatória: 03 Conjuntos motor-bomba de 400 cv. Adutora: Ø 900 (3,7 km) /750 mm
(8,6 km) em ferro fundido. Destino: ETAs Bolandeira.
Figura 4 - Foto da Barragem Joanes I - Lauro de Freitas, Bahia.
20
Em condições normais, a Estação Vieira de Mello recebe água bruta dos dois
mananciais, sendo a maior contribuição da barragem do Joanes (figura 4). O
Volume da água bruta que chega a estação é tratado sua qualidade é monitorada
através de análises realizada a cada duas horas.
A partir do reservatório de Alta Carga que recebe contribuição das duas estações
(ETA Vieira de Mello e Teodoro Sampaio) dá-se o bombeamento para o R7 e Duna
através de outra linha de adução.
As duas estações de tratamento de água, Vieira de Mello e Teodoro Sampaio,
estão relacionadas, no que diz respeito à medição da água bruta, ao processo, e a
distribuição da água tratada. Apesar de não estar incluída no objeto deste estudo,
algumas vezes a ETA Teodoro Sampaio será mencionada. Este trabalho foi
desenvolvido apenas na ETA Vieira de Mello.
Figura 5 - Foto da Barragem Ipitanga I- Salvador, Bahia.
21
2.1 - Aspectos físicos da Estação de Tratamento Vieira de Mello
A figura 6 apresenta fotos das diferentes etapas do tratamento de água na Estação
Vieira de Mello.
A estação de Tratamento é constituída por canal de coagulação (figura 6A), quatro
floculadores com agitação mecânica (figura 6B), quatro decantadores tipo colméia
(figura 6C), dez filtros rápidos com leito de areia de granulometria variada (figura
6D). Além destes, existe o decantador, o canal de descarga dos decantadores e
filtros, tanque de contato para armazenagem de água clarificada e tanque coletor
das descargas dos decantadores e da água de lavagem dos filtros, conhecido como
zona morta. O sistema de decantação é formado por quatro decantadores de alta
Figura 6 - Fotos das Etapas do Tratamento de água na Estação VM. (a) Canal de mistura rápida/coagulação; (b) Floculação; (c) Decantação; (d) Filtração.
A B
C D
22
taxa, constituindo de módulos tubulares tipo “colméia”, com dutos de secção
graduada de 0,05 m de lado, 0,693 m de comprimento e inclinação de 60º.
Na parte inferior dos módulos tubulares as células podem funcionar como
sedimentadores de fluxo vertical, a uma taxa teórica de 110 a 145 m3 m-2 dia,
correspondendo a uma área do decantador de 1960 m2.
A zona de lodo, fundo do decantador, é composta por dezoito troncos de pirâmides1
por célula de decantação, cujas paredes têm inclinação de 60º para permitir melhor
concentração de lodo. A sua drenagem se faz hidraulicamente através de dois
dutos de lodo situados no fundo de cada decantador, que recebe as contribuições
de cada tronco de pirâmide1, daí enviando-a para o sistema de drenagem geral da
Estação de Tratamento (ETA) Vieira de Mello através de suas tubulações de 500
m. Cada decantador é precedido por uma bacia de floculação, cada floculador é
constituído por seis tanques contendo agitadores que operam à velocidade
decrescente, contendo 06 câmaras de floculação em série (7 X 7m) e respectivos
agitadores tipo palheta. A profundidade média da 1ª a 4ª câmara é de 3,1 m e da 5ª
e 6ª câmara é de 3,9 m, o que dá um volume por bacia de 989,8 m3 e para quatro
bacias de 3959,2 m3. Cada Câmara possui um sistema de agitação com eixo
vertical e palheta permitindo um escalonamento de gradiente de 80 a 10 Seg-1.
Após a decantação vem a filtração.
Na estação Vieira de Mello, o sistema de filtração é formado por dez filtros rápidos,
de gravidade, com fundo falso em bloco cerâmico, o que está sendo substituindo
por leito filtrante, tipo tubo ramificado (espinha de peixe)2.
O Leito de areia tem granulometria de 0,8 a 1,1 mm, coeficiente de uniformidade
menor que 2,0 e sistema auxiliar de lavagem superficial por meio de tubulação fixa
e providas de orifício e situadas acima do topo do meio filtrante. A área filtrante total
é de 589,6 m2 o que permite uma taxa teórica de filtração média de 366 m3 m-2 dia-
1. Atualmente esta taxa é de 338 m3 m-2 dia-1.
Outras características físicas da Estação de tratamento Vieira de Mello se
2Meio poroso utilizado na filtração para separação de impurezas em suspensão na água. A granulometria do material é definida pelo tamanho efetivo, coeficiente de uniformidade e porosidade.
1É a porção limitada por uma base e por uma de suas seções planas, para sedimentar no sentido contrário ao fluxo de água causando agregação de flocos por contato entre eles, à medida que aumenta sua concentração no fundo.
23
encontram na tabela 1A, no anexo.
2.2. Produtos químicos usados na Estação de Tratamento de Água Vieira de Mello
A seguir são especificados e caracterizados os produtos químicos utilizados na
ETA VM, para obtenção de água potável.
2.2.1. Sulfato férrico
O Sulfato Férrico é usado como agente coagulante, recebido e dosado na forma de
Fe2 (SO4)3 a 42,4%. O Quadro 1 apresenta dados da especificação deste produto.
Quadro 1 - Especificação química do Sulfato Férrico comercial usado na ETA VM.
Formulação Fe2(SO4)3
Peso molecular 400
Teor mínimo Fe3+( em Fe2O3 ) ≥ 16,83 %
Fe2( SO4)3 42,4 ± 0,6%
Teor máximo insolúvel 0,10%
Teor de acidez livre (H2SO4) -3,0 a +2,0%
Cor Marrom escuro
Densidade aparente (25 ºC) 1,53 a 1,60 ton m-3
Forma Líquido
pH da solução < 2,0
Substância ativa ∼119 g Fe Kg-1 ≈ 2,2 mol Kg-1
Consumo médio período (ago– nov/2011) 360.972 Kg
Fonte: Brito e Santos, 2004 [17].
24
2.2.2 Cal hidratada
A Cal Hidratada (hidróxido de cálcio) é usada como agente alcalinizante, preparada
e dosada como suspensão de cal na central da ETA Vieira de Mello. Quadro 2
apresenta dados de Especificação deste produto.
Quadro 2 - Especificação da Cal hidratada usada na ETA VM
Formulação Ca( OH )2
Peso molecular 74
Teor de Ca (OH )2 ≥ 85%
Cor Branca
Forma Pó
Consumo médio período (ago–
nov/2011)
215.000 Kg
Fonte: Brito e Santos, 2004 [17].
2.2.3 Ácido fluorsilícico
O Ácido Fluorsilícico usado para fluoretação da água potável, para prevenção da
cárie dentária, é recebido e dosado na forma de solução. É um líquido com
coloração que varia de incolor a amarelo claro, fortemente ácido, de odor irritante,
corrosivo e que irrita a pele com o contato. É um ácido ligeiramente volátil e requer
cuidados para que seus vapores não sejam inalados.
O ácido Fluorsilícico empregado na Estação de Tratamento Vieira de Mello é
fornecido em solução de 20 a 30% a granel, em carretas tanques de volumes
25
variáveis de 12 a 30 m3 e sua área de estocagem fica localizada na própria ETA, é
composta de dois tanques de polipropileno de 25 m3. O quadro 3 apresenta dados
de especificação deste produto usado na ETA VM
Quadro 3- Especificação do ácido fluorsilícico usado na ETA VM
Formulação H2SiF6
Peso molecular 144,08
Teor mínimo F- 19,8 a 23,1%
Pureza comercial H2Si F6 25 a 30 %
Cor Incolor
Forma Líquido
Consumo médio período (ago– nov/2011) 19.035 Kg
Fonte: Brito e Santos, 2004 [17].
2.2.4 Cloro Líquido usado na ETA VM
O cloro líquido é fornecido em cilindros especiais de 900 Kg, sob pressão, com 99%
de pureza. O quadro 4 apresenta dados de especificação deste produto.
Quadro 4 - Especificação do Cloro líquido usado na ETA VM
Formulação Cl2
Peso molecular 71
Pureza 99,95 %
Umidade < 40 mg L-1
Cor / cheiro Amarelo esverdeado / cheiro acre
Forma Líquido
Consumo médio período (ago– nov/2011) 33.819 Kg
Fonte: Brito e Santos, 2004 [17].
26
A depender da qualidade da água bruta, principalmente em termos de matéria
orgânica, organismos patogênicos, odor, etc., outros compostos podem ser usados
para auxiliar o tratamento de água, tais como:
• Coadjuvantes - Polímero catiônico, capaz de dar origem a partículas mais densas,
tornando os “FLOCOS” mais pesados, na etapa de floculação.
• Oxidantes - Oxidante mais comumente usado para remoção da cor da água é o
cloro. Ele atua como oxidante de matéria orgânica sem produzir cheiro e gosto.
No entanto, seu uso excessivo é desaconselhável, podendo formar
trihalometanos, compostos cancerígenos, acima de 100 µg L-1 na água a ser
distribuída à população. Para evitar este problema pode-se usar também outros
oxidantes como, permanganato de potássio ou peróxido de hidrogênio, para a
realização de pré-oxidação.
2.3 Etapas de tratamento de água na estação Vieira de Mello
2.3.1 Medida da vazão da água bruta
O processo de tratamento da água se inicia com a medida da quantidade de água
bruta que chega à ETA. Esta é usada para determinar a vazão dos produtos
químicos a serem aplicados e a produção de água tratada na unidade.
As medidas são realizadas a cada duas horas, através de leituras instantâneas e
totalizadas dos macros medidores.
Utilizando a equação 1, calcula-se a vazão de água bruta que abastece a ETA Vieira
de Mello (VM):
QVM = Qgravidade + ( QIpitanga Total - Q TS ) + ( QJoanes Booster - Q TS ) (equação1)
Onde:
27
QVM = Vazão total de água bruta da ETA Vieira de Mello
Qgravidade= Vazão de água bruta que chega por gravidade a ETA VM
QIpitanga Total = Vazão de água bruta do rio ipitanga que chega a ETA VM
Q TS= Vazão total de água bruta da ETA Teodoro Sampaio
QJoanes Booster= Vazão de água bruta do rio Joanes Booster3 que chega ETA VM
Como a captação de água bruta é dividida para as duas estações, utiliza-se os
medidores da Estação TS, para se saber por diferença a vazão de água bruta da
estação VM.
2.3.2 Dosagem do coagulante
Conhecendo-se a vazão de água bruta que chega à Estação de Tratamento Vieira
de Mello (ETA VM), é então realizado o ensaio de floculação usando-se teste de
jarro4, segundo o procedimento padrão SGI.008.032.OMP/TB [17] da ETA VM. Este
é o método empregado na ETA Vieira de Mello para dosar os produtos químicos
usados no tratamento da água, com o objetivo de se obter a eficiência desejada de
remoção das impurezas, de forma mais econômica.
Não há controle automático nas dosagens dos produtos químicos. A dosagem do
coagulante é corrigida a partir de testes de jarro realizados periodicamente e no caso
da alteração da qualidade da água. Análises, realizadas a cada duas horas corrigem
o pH de floculação, o cloro residual e o teor de flúor na água, além da cor e turbidez.
3 Elevação que impulsiona uma certa quantidade de água para chegar na ETA, aumentando a carga hidráulica.
4 Ensaio para a determinação da dosagem ótima do coagulante e determinação de parâmetros básicos na elaboração de projeto de uma estação de tratamento de água.
28
2.3.3 Coagulação
Ao chegar à ETA, a água bruta recebe a substância coagulante (sulfato férrico), para
anular/desestabilizar as cargas elétricas das impurezas, e alcalinizante (cal
hidratada), para modificar o pH da água bruta e favorecer as reações de coagulação.
Estes produtos, principalmente os coagulantes, são lançados em reservatório que
recebe a água bruta em turbulência para permitir uma mistura homogênea e rápida.
O sulfato férrico, coagulante cuja característica principal é o alto teor de Fe3+
(dissociação do sulfato férrico na água- reação 1) produz floculação e decantação
extremamente mais eficientes do que os coagulantes tradicionais (sulfato de
alumínio). Embora não seja do escopo desta dissertação o aprofundamento na
denominada química aquosa do sulfato de férrico, algumas informações se fazem
necessário. A cor das águas potabilizáveis deve-se, na maioria dos casos, à
existência de soluções coloidais, constituídas de grande variedade de extratos
vegetais. Entre os principais citam-se os taninos, ácido húmico e humatos,
originários da decomposição da lignina. O humato férrico, algumas vezes presente,
produz intensa coloração.
De forma abrangente a coagulação é a mudança físico-química de partículas
coloidais de uma água, caracterizada especialmente por cor e turbidez, produzindo
partículas que possam ser removidas em seguidas, por um processo físico de
separação. As condições de pH ácido, energia suficiente, tempo curto, cerca de
1minuto, constitui algumas das características da mistura rápida. Ocorrem dois
processos quase que instantaneamente, primeiro a desestabilização por adsorção e
neutralização, onde os colóides são desestabilizados através da adsorção, em sua
superfície, dos produtos do ferro, de carga oposta, ou seja, as partículas presentes
na água bruta adsorvem, em sua superfície formas dissociadas do sulfato férrico
capazes de neutralizá-las. Os cátions Fe3+ serão adsorvidos pelos colóides
presentes na água bruta. O sulfato férrico precisa ser lançado energicamente contra
as partículas, para que sejam capazes de atravessar as nuvens de cargas, também
29
positivas, que as cercam (dupla camada). Somente após atravessarem essas
nuvens é que os íons metálicos poderão ser adsorvidos pelas partículas. As cargas
negativas do colóide serão neutralizadas, então os colóides poderão aproximar-se
um do outro e flocular. Caso os colóides não sejam desestabilizados pelas formas
dissociadas do ferro, o hidróxido de ferro poderá desestabilizá-los, mas através de
outro mecanismo, baseado na saturação e arraste dos colóides (segundo processo).
Onde os colóides são desestabilizados através da saturação da água em tratamento
com o gel hidróxido de ferro (reação 2 e 3), e arraste dos colóides aprisionados
nesse gel, denomina-se desestabilização por varredura.
Na prática, os dois processos ocorrem combinados, é importante salientar, mais uma
vez, o curto período de existência das formas dissociadas do sulfato de ferro na
água. Decorrido esse tempo, grande parte do ferro passará a existir como hidróxido
de ferro, sólido e precipitável. Desse modo, tem-se:
Fe2(SO4)3 + 6 H2O 2 Fe
3+ + 6 OH- + 3 SO42- Dissociação do sulfato férrico na
água (1)
Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6 CO2 (2) Alcalinidade
natural
Fe2(SO4)3 + 3 Ca (OH)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 (3) Alcalinidade adicionada
2.3.4 Alcalinização
A cal hidratada é o alcalinizante utilizado no tratamento de água para consumo
humano, nas etapas de ajuste do pH de floculação e correção do pH da água
tratada.
A dosagem de alcalinizante na ETA Vieira de Mello é feita na forma de suspensão
de cal. O preparo da suspensão de cal é realizado em tanques de concreto coberto
sob agitação, de modo a evitar a sedimentação do produto e propagação na
atmosfera da poeira de cal, durante a dispersão do produto na água.
30
Cal hidratada é um material finamente dividido, resultante da hidratação da cal
virgem com água suficiente para estabelecer sua afinidade química. Consiste
essencialmente de hidróxido de cálcio ou de uma mistura de hidróxido de magnésio,
dependendo do tipo da cal virgem usada na extinção (reação 4) .
No processo, ocorre basicamente a seguinte reação química:
CaO + H2O → Ca ( OH )2 (4)
(Cal virgem)
A dosagem de cal para a correção final do pH e para promover a coagulação de
espécies químicas a serem separados da água, a exemplo de anions de ácidos
graxos, é feita em laboratório, através do ensaio de saturação de carbonato, o qual
também elimina CO2 da água.
Quando uma água corrosiva é admitida num encanamento, processa-se um ataque
ao material ferroso e sua agressividade depende principalmente de vários fatores,
como a relação entre o pH e alcalinidade e relação entre o gás carbônico livre e
alcalinidade. Quanto menor a alcalinidade, maior será o pH necessário, para
prevenir a corrosão.
A correção de pH realizada com álcalis neutraliza o gás carbônico e cria condição de
estabilidade para o carbonato de cálcio presente na água, favorecendo a sua
deposição nas paredes da tubulação, onde atua como camada protetora.
O CO2 na água tem características ácidas (reação 5) e sua presença em grandes
quantidades aumenta a corrosividade da água, o que favorece a dissolução da
camada protetora de CaCO3, desprotegendo, portanto, a tubulação. Para evitar que
isto aconteça é feita a correção do pH da água tratada, pela adição de hidróxido de
cálcio, que reage com a alcalinidade (expressa em Ca(HCO3)2, reação 7) e com o
dióxido de carbono naturalmente presente na água e o resultante do processo de
coagulação (reação 6).
H2O + CO2 H2CO3 (5)
31
2H2CO3 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 + 2H2O (6)
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2H2O (7)
Através da constante de solubilidade (Ks) do CaCO3 formado na reação 7, pode ser
determinado o pH chamado de pH de saturação, isto é, o pH que a água apresenta
quando não possui condição de dissolver o CaCO3.
Quando uma água ataca o ferro dizemos que ocorre o fenômeno da corrosão, o que
determina a solubilização do metal, primeiramente na superfície e depois em
profundidade. A corrosão do ferro, a grosso modo, pode ser explicada da seguinte
forma: o metal, quando na natureza, geralmente é encontrado na forma de maior
número de oxidação e o homem através de tratamento químico promove a sua
redução (reação 8). Assim há uma tendência natural deste metal voltar à forma
original, (reação 9).
Fe 3+ Fe0 , na siderurgia (8)
Fe0 Fe 3+ , em processos de corrosão (9)
No caso específico de tratamento de água, deve-se evitar a corrosão nas tubulações
de ferro tanto pela vida útil das tubulações, quanto para evitar a passagem do metal
para a água a ser consumida pela população. Por isso toda a água de
abastecimento deve estar no pH de saturação, evitando-se assim problemas de
corrosão e suas conseqüências nas tubulações que conduzem a água para
população.
2.3.5 Floculação
É a união das partículas coaguladas e do material em suspensão na água formando
partículas maiores e mais densas denominadas “flocos”.
O tempo e intensidade de agitação na floculação podem ser determinados pelo teste
de jarro, em diferentes velocidades e tempo. Uma boa floculação é um grande
32
requisito para uma boa decantação, resultando na redução do trabalho dos filtros
pela diminuição do volume de flocos efluentes do decantador. A boa floculação é
efetivada a pH entre 7,5 e 8,5, estabelecido experimentalmente, na ETA VM.
2.3.6 Sedimentação ou decantação
É a etapa de separação dos sólidos ou partículas, já na forma de flocos, suspensos
na água. Isso acontece nos decantadores onde são separados os flocos mais
densos do que a água, por deposição para o fundo do decantador.
2.3.7.Filtração
A filtração da água consiste em fazê-la passar através de um material poroso capaz
de reter ou remover alguma de suas impurezas.
Nos filtros da Estação de Tratamento de água (ETA) Vieira de Mello são usados
areia e / ou antracito como materiais filtrantes. Com a passagem de água através de
um leito filtrante verifica-se: a) remoção de materiais em suspensão e substâncias
coloidais; b) alteração de características da água, principalmente, cor e turbidez; c)
redução de bactérias e algas presentes.
Durante a filtração ocorre a ação mecânica de coar, a sedimentação de partículas
sobre os grãos de areia e a floculação de partículas que estavam em formação pelo
contato entre elas. O quadro 5 apresenta os componentes do filtro usado na ETA
VM e suas respectivas definições.
33
Quadros 5 – Componentes do filtro usado na ETA VM e respectivas definições.
Componentes Definição
Areia e
Antracitro
Materiais formadores da camada filtrante, cuja granulometria é
especificada em função da vazão.
Cascalho
Camada de sustentação da areia, composta de cascalho
previamente selecionado de acordo com o diâmetro, de modo a
evitar a passagem do material filtrante para os bocais
distribuidores.
Fundo Falso
Laje onde são instalados os bocais (Difusores) uniformemente
distribuídos, atualmente fabricada na forma de blocos
perfurados de material plástico resistente, pré-moldados,
montados no fundo do filtro.
Difusores
Bocais distribuídos a intervalos iguais por toda a laje que
constitui o fundo falso, cuja função é recolher a água filtrada e
distribuir uniformemente a água de lavagem.
Canaletas
Calhas cuja função é distribuir a água que vem dos
decantadores para os filtros e recolher a água de lavagem dos
mesmos, encaminhando-a para a descarga (esgoto).
Fonte: (Brito e Santos, 2004 [17].
2.3.8. Desinfecção
A desinfecção constitui uma medida que deve ser tomada em todos os sistemas de
abastecimento, quer em caráter corretivo ou caráter preventivo, com objetivo de
eliminar microorganismos patogênicos, causadores de enfermidades infecciosas no
34
homem, tais como febre tifóide, desinteria amebiana, cólera, etc. Esta operação
pode ser efetuada mediante aplicação de cloro, ozônio, luz ultravioleta, etc. A
operação usada geralmente é a cloração, por aplicação de cloro.
Mecanismo de Cloração
A cloração consiste na adição de cloro na água com a finalidade de desinfetar as
águas, controlar odores e sabores e prevenir o crescimento de algas e
microorganismos.
A função mais importante da cloração é a desinfecção, pois na água se encontram
milhões de microorganismos responsáveis pela difusão de enfermidades originadas
pela água.
Dois fatores extremamente importantes afetam o êxito da cloração, pois a destruição
ou mortalidade de microorganismos está diretamente relacionada com os mesmos: o
tempo de contato do cloro com a água e a quantidade de cloro usado. Por exemplo,
para eliminar certo número de bactérias em 15 minutos é necessário mais cloro do
que no tempo de 30 mim. Em outras palavras, à medida que o tempo de contato
aumenta, necessita-se menos cloro para se lograr o mesmo efeito.
Outros fatores que também são importantes na cloração são: temperatura, pH e o
tipo de cloro usado.
A temperatura afeta a ação desinfetante do cloro. Geralmente, quanto mais alta a
temperatura, mais rápida é a desinfecção. O pH da água também afeta a ação
desinfetante do cloro. À medida que o pH aumenta a partir de 7,0 até um valor em
torno de 10,7 , se necessita tempos de contato maiores.
O cloro gasoso, dissolvido na água pura reage com ela formando ácido hipocloroso
e ácido clorídrico (reação 10). O primeiro, por sua vez dissocia em íon hipoclorito e
35
íon hidrogênio (reação 11), reação que depende do pH da água, pois quanto maior o
pH, maior é a formação de hipoclorito.
Cl2 + H2O HOCl + HCl (10)
HOCl OCl- + H+ (11)
O somatório da concentração de cloro molecular, ácido hipocloroso e íon hipoclorito
em solução recebem o nome de “cloro residual livre”.
A baixo valor de pH, o equilíbrio tende para o ácido hipocloroso (HOCl), sendo muito
baixa a concentração do íon hipoclorito (OCl-). Esta situação é mais favorável e
recomendada para formação do ácido hipocloroso, que possui um maior potencial
germicida. Ao se elevar o pH, o equilíbrio tende para a formação do íon hipoclorito
(OCl-) diminuindo então a concentração do ácido hipocloroso em solução.
Na prática, observa-se que a temperatura normalmente entre 20 e 30 ºC e pH da
água por exemplo em sete, a desinfecção é mais favorável, uma vez que 75% do
cloro é hidrolisado em ácido hipocloroso (HOCl). Em pH oito, na mesma situação, a
percentagem do ácido hipocloroso é somente 25%. Portanto, o pH da água a tratar
favorece a concentração do ácido hipocloroso em solução, favorecendo o objetivo
do processo: maximizar e manter a eficiência da desinfecção. A Portaria 518 do
Ministério da Saúde [18] recomenda que a cloração seja realizada em pH inferior a
8,0 e tempo de contato de 30 minutos.
O cloro é aplicado na ETA Vieira de Mello em teor 2,0 a 3,0 mg L-1 e após a
desinfecção deve permanecer um mínimo de cloro residual de 0,5 mg L-1, sendo
obrigatório a manutenção de, no mínimo 0,2 mg L-1 em qualquer ponto da rede de
distribuição.
36
2.3.9 Fluoretação
A aplicação do flúor nas águas de abastecimento para prevenir a cárie dentária, foi
iniciada em 1945, nos Estados Unidos da América do Norte. No Brasil o inicio deste
procedimento foi introduzido pela Lei Federal nº 6050 de 24 de maio de 1974 [19],
que dispõe sobre a fluoretação das águas em sistemas de abastecimento quando
existir estação de tratamento, regulamentada pelo decreto nº 76.872 /75 [20].
A idéia de adicionar à água potável substâncias que poderão estar presentes tanto
nela, quanto nos alimentos, com propósito de assegurar o adequado desempenho
fisiológico do corpo humano, constitui uma nova finalidade do tratamento de água.
Sabe-se que muitos elementos químicos contidas nos alimentos (os essenciais), são
necessários à saúde. São exemplos disso o iodo, ferro, entre outros. Depois de
exaustivas polêmicas, o flúor também foi acrescido a essa lista de elementos
essenciais, conforme lei a lei Federal n° 6050 [19].
É evidente que toda e qualquer ingestão de substâncias, tanto na alimentação diária
como na cura de algumas deficiências orgânicas, se dá sob um controle da
quantidade pré-estabelecida. Sendo assim sabemos que a aplicação do flúor na
água deve ser feita de tal forma que a mesma venha conter entre 0,6 a 0,8 mg L-1
,conforme a portaria n° 635/BSB [21] e as normas climatológica [22], que determina
a média da temperatura da cidade de Salvador, onde conforme a temperatura se
estabelece a concentração de flúor na água, pois quanto mais quente a temperatura,
maior ingestão de água, maior concentração de flúor ingerida, o que pode provocar
a fluorose dentária (excesso de flúor). O máximo de flúor na água é de 1,5 mg L-1,
segundo a portaria 518/04 do Ministério da Saúde [18].
Provavelmente a ação do flúor sobre os dentes acontece pela redução da
solubilidade da parte mineralizada do dente, tornando-se mais resistente às
bactérias; a ação do fluoreto na cavidade oral, favorece a inibição de processo
enzimático, que dissolve as substâncias orgânicas, proteínas e o material
37
calcificante do dente inibindo o desenvolvimento de lactobacilos ácidophillue, e
tornando o meio impróprio.
2.4 Parâmetros de qualidade da água controlados na ETA VM
2.4.1 Parâmetros biológicos
Na análise de Coliformes são consideradas as bactérias do grupo coliformes que
são os principais indicadores de contaminação fecal. O grupo Coliforme é formado
por um número de bactérias que inclui os gêneros Klebsiella, Escherichia, Serratia,
Erwenia e Enterobactéria. Todas as bactérias Coliformes são gran-negativas
manchadas, de hastes não esporuladas que estão associadas com as fezes de
animais de sangue quente e com o solo.
A determinação da concentração dos Coliformes assume importância como
parâmetro indicador da possibilidade da existência de microorganismos
patogênicos, responsáveis pela transmissão de doenças de veiculação hídrica, tais
como febre tifóide, febre paratifóide, desinteria bacilar e cólera.
Ecoli, segundo a portaria 518/2004 MS [18] são bactérias que resistem à
temperatura de 44,5 ± 0,2°C em 24 horas, onde o principal membro é o Ecoli
(Escherichia coli) existente no intestino humano como simples simbiontes, e que,
sendo identificadas, configura contaminação recente.
2.4.2 Parâmetros Físicos
Os Sólidos sedimentáveis representam a matéria em suspensão que sedimenta
num período de uma hora. Esta análise indica a quantidade de lodo que poderá ser
removido por sedimentação nos decantadores.
38
A turbidez de uma amostra é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de
luz sofre ao atravessá-la devido à presença de sólidos em suspensão, tais como
partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias,
plâncton em geral, etc. Esta redução se dá por absorção e espalhamento, uma vez
que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o
comprimento de onda da luz branca, que corresponde a uma estreita faixa do
espectro de radiação cujo o comprimento de onda se situa a 400-700 nm [23].
A importância da análise de cor é decorrente da presença de matéria orgânica,
combinação de carbono, hidrogênio e oxigênio, algumas vêzes com o nitrogênio,
originada da decomposição de plantas e animais, constituindo as chamadas
substâncias húmicas.
Condutividade é uma das propriedades da água que expressa a capacidade que a
água possui de conduzir corrente elétrica devido aos minerais nela presente. Sua
determinação permite estimar, a quantidade de sólidos dissolvidos totais presentes
na água [6].
2.4.3 Parâmetros Químicos
O pH (Potencial Hidrogeniônico) é importante por influir em diversos equilíbrios
químicos que ocorrem naturalmente ou em processos unitários de tratamento de
águas. O pH é um parâmetro importante em muitos estudos no campo do
saneamento ambiental. A influência do pH sobre os ecossistemas aquáticos
naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas
espécies. Também o efeito indireto é muito importante, podendo, determinadas
condições de pH contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos
como metais pesados; outras condições podem exercer efeitos sobre a solubilidade
de compostos e nutrientes. Como já foi visto, a desinfecção pelo cloro é outro
processo dependente do pH. Em meio ácido, a dissociação do ácido hipocloroso
39
formando hipoclorito é menor, sendo este o processo mais eficiente. A própria
distribuição da água final é afetada pelo pH. Sabe-se que as águas ácidas são
corrosivas, enquanto que as alcalinas são incrustantes.
Alcalinidade é a capacidade que a água tem de neutralizar ácido forte, ou melhor,
resistência que a água oferece à mudança de pH.
A análise de DQO (Demanda Química de oxigênio), que é a quantidade de oxigênio
necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico,
apresenta valores normalmente mais altos que os da DBO5,20 (Demanda Bioquímica
de oxigênio), sendo o teste , para a primeira, realizado num prazo menor. O
aumento da concentração de DQO num corpo d'água se deve principalmente a
despejos de origem industrial. Sabe-se que o poder de oxidação do dicromato de
potássio é maior do que o que resulta pela a ação de microrganismos, exceto
raríssimos casos como hidrocarbonetos aromáticos e piridina. Observa-se que este
parâmetro é importante no controle da eficiência do tratamento de águas residuais
e na avaliação da qualidade das fontes de abastecimento.
A Dureza da água resulta da presença, principalmente, de sais alcalino terrosos
(cálcio e magnésio) ou de outros metais, em menor intensidade. Estes sais em
ordem decrescente de abundancia na água, são bicarbonatos, sulfatos, cloretos e
nitratos. Causam sabor desagradável e efeitos laxativos. Reduzem a formação da
espuma do sabão, aumentando o seu consumo. A dureza provoca incrustações nas
tubulações e caldeiras [6].
O cálcio é encontrado em abundância na natureza, como CaCO3 e pode ser gerado
pela eletrólise de haletos fundidos. O processo mais conveninente para se produzir
pequenas quantidades deste metal é a redução de seus óxidos por metais redutores
disponiveis. Aparece na água devido ao seu contato com rochas que contem esse
elemento e ao escoamento superficial em áreas agrícolas e à descarga de águas
residuais [24].
40
O magnésio nunca é encontrado na natureza sob forma metálica, por ser redutor
ativo e reagir prontamente com diversos não metais. É muito abundante na natureza
na forma de minerais rochosos como dolomita. Juntamente com o cálcio, na forma
de sais, proporciona dureza a água [24].
O alumínio pode estar presente nos corpos de água como conseqüência da
lixiviação de rochas ou como resultado de atividades industriais. As concentrações
desse metal normalmente são baixas; porém valores superiores a 0,2 mg L-1 podem
gerar gosto desagradável à água. Quando o residual de alumínio é alto e encontra-
se dissolvido, pode haver formação de precipitado (se houver correção final de pH
antes da reservação), causando a formação de incrustações nas paredes internas
das tubulações da rede de distribuição [6].
O ferro solúvel está associado a bicarbonatos e cloretos; a presença de ferro não
costuma causar problemas ao ser humano, porém, quando oxidado, traz sérios
inconvenientes, com formação de precipitado [6]. O ferro, apesar de não se
constituir em uma espécie tóxica, traz diversos problemas para o abastecimento
público de água. Confere cor e sabor à água, provocando manchas em roupas e
utensílios sanitários com formação de precipitado e favorecendo o crescimento da
bactéria chrenotrix .Também traz o problema do desenvolvimento de depósitos em
canalizações e de ferro-bactérias, provocando a contaminação biológica da água na
própria rede de distribuição. Por estes motivos, o ferro constitui-se em padrão de
potabilidade, tendo sido estabelecida a concentração limite de 0,3 mg L-1 pela
Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde [18]. É também padrão de emissão de
esgotos e de classificação das águas naturais. No tratamento de águas para
abastecimento, deve-se destacar a influência da presença de ferro na etapa de
coagulação e floculação. As águas que contêm ferro caracterizam-se por
apresentar cor elevada e turbidez baixa. Os flocos formados geralmente são
pequenos, ditos "pontuais", com velocidades de sedimentação muito baixa.
O teor de manganês acarreta problemas semelhantes aos do ferro, porem é mais
difícil de ser removido, pois a formação de precipitado (MnO2) ocorre em valores de
41
pH relativamente altos (superiores a 8). O manganês desenvolve coloração negra
na água, podendo-se se apresentar nos estados de oxidação Mn2+ (forma mais
solúvel) e Mn4+ (forma menos solúvel). A concentração de manganês mais baixa
que 0,05 mg L-1 geralmente é aceitável em mananciais, devido ao fato de não
ocorrerem, nesta faixa de concentração, manifestações de manchas negras ou
depósitos de seu óxido nos sistemas de abastecimento de água. Raramente atinge
concentrações de 1,0 mg L-1 em águas superficiais naturais e, normalmente, está
presente em quantidades de 0,2 mg L-1 ou menos [25].
A ocorrência de cloretos pode ser natural (conforme a geologia ou de forma
antrópica), pelo escoamento superficial de áreas cultivadas ou lançamentos de
águas residuais domésticos e indústrias. O cloreto aumenta a condutividade elétrica
da água e a capacidade de corrosão dos metais nas tubulações do sistema de
distribuição. Tem-se observado, em casos especiais, em humanos a dificuldade de
metabolizar o cloreto de sódio no organismo e de risco de hipertensão [6].
Cobre nas águas naturais não supera 20 µg L-1, porem, seu valor na água de
consumo pode variar de 0,005 mg L-1 a 30 mg L-1 devido a corrosão no interior das
tubulações. Efeitos organolépticos ocorrem quando o cobre dissolvido esta
presente na água com concentração superior a 1,0 mg L-1 [6].
O níquel apresenta reatividade elevada, é um redutor um pouco mais fraco que o
cobalto, resiste apreciavelmente à corrosão, pois recobre-se de uma fina camada
protetora de óxido e reage somente com muita lentidão com agentes oxidantes [24].
Zinco é encontrado na água em forma de sais ou complexos orgânicos, sua
concentração é mais alta em fontes de águas subterrâneas. Em função do pH do
meio, concentração de dióxido de carbono e de alguns sais, seu valor pode atingir
24 mg L-1. Como é bastante utilizado em galvanoplastias na forma metálica e de
sais tais como cloreto, sulfato, cianeto, etc. ocorrem envenenamentos massivos
pela água de consumo humano. Confere sabor a água e certa opalescência á
águas alcalinas [6].
42
Arsênio é encontrado como traços, em águas naturais principalmente através da
dissolução de minerais, atividades relacionadas com a mineração e em descargas
de águas industriais. Apresenta-se em forma oxidada e reduzida, dependendo do
pH. Em concentrações em torno de 1,2 mg L-1 e acima, os indivíduos apresentam
sintomas como dor abdominal e muscular, vômito, diarreia, fraqueza, entre outros
sintomas [6].
Berílio, não é encontrado na natureza sob a forma metálica, por ser redutor ativo e
reagir prontamente com diversos não metais. A fonte mais comum do berílio é o
mineral de mesmo nome, Be2Al2(SiO3)6. É encontrado também em cerca de 30
minerais. Fumos ou vapores de berílio podem ser prejudiciais à saúde, causando
doença respiratória aguda ou crônica. Sais solúveis de berílio podem produzir uma
dermatite quando em contato com a pele [24].
Cádmio surge nos corpos de água pelo lançamento de águas residuais industriais
e pelo escoamento de áreas cultivadas. Estudos com animais de laboratório
indicaram a ocorrência de osteoporose pela ingestão de 10 mg L -1 Cd na água de
consumo, além de efeitos danosos ao fígado, rim e sistema imunológico. Em
humanos, a dosagem letal varia de 350 a 3500 mg, sendo o rim o órgão mais
danificado [6].
Cromo é largamente empregado nas industriais, especialmente em galvanoplastia,
onde a cromação é um dos revestimentos de peças mais comuns. Pode ocorrer
como contaminante de águas sujeitas a lançamentos de efluentes de curtumes e de
circulação de águas de refrigeração utilizadas em controle de corrosão. A forma
hexavalente é mais tóxica do que a trivalente [25].
Chumbo aparece nas águas pela contaminação por descargas industriais ou
contribuição atmosférica. Metal tóxico, bioacumulativo, provoca danos à saúde, tais
como distúrbios mentais, tremor muscular, dor abdominal e danos aos rins até uma
contaminação crônica conhecida como Saturnismo, que apresenta vários sintomas,
alguns como, hipertensão, disfunção visual, retardo no crescimento de crianças e
encefalopatia [6].
43
O vanádio está presente em cerca de 65 minerais diferentes, reage prontamente
com oxigênio, carbono e nitrogênio a temperaturas elevadas, sendo de dificil
preparação por meio de processos convencionais de redução. A contaminação por
vanádio por humanos está quase sempre associada a processos industriais [24].
3. METODOLOGIA
Analisando os aspectos físicos, produtos químicos e etapas do tratamento da água,
aplicou-se uma metodologia, para se obter dados qualitativos para posterior
confecção dos blocos do resíduo (lodo) gerado na Estação de Tratamento de água
Vieira de Mello, apresentada no fluxograma 1, o qual apresenta a metodologia geral
utilizada desde a amostragem dos efluentes até os teste dos blocos.
3.1 Metodologia Amostral
3.1.1 Coleta das Amostras dos Decantadores e Filtros
Para o estudo qualitativo, foram realizadas, na própria ETA VM, coletas de amostras,
conforme a ocorrência da descarga dos decantadores e da lavagem dos filtros no
período de 12/08/2010 a 17/11/2010.
Os decantadores são descarregados com frequência bastante variável na ETA. A
necessidade de descarga é definida pelo supervisor e/ou operador em função do
escape de flocos. Diariamente, pelo menos quatro decantadores são descarregados
para lavagem ou jateamento.
Os filtros são lavados a cada 12 horas, conforme roteiro pré-determinado. Em média,
são lavados cerca de 10 filtros a cada 24 horas.
44
Fluxograma 1, para a obtenção das informações qualitativas e quantitativas do
resíduo estudado e do produto final proposto.
Efluente da lavagem do decantador
Efluente da lavagem do filtro
Homogeneização
Zona morta
Retirada do lodo úmido
Secagem em estufa
103-105 0C, por 3 dias
Preparação de solução 8 g L-1 do lodo
Pesagem de 450 g do lodo
Composição da argamassa
Lodo Seco
Coleta do efluente no inicio, meio e fim de cada lavagem
Análises: física, química e biológica
Coleta do efluente no inicio, meio e fim de cada lavagem
Homogeneização
Análises: física, química e biológica
Retirada de amostra
Retirada de amostra
Determinação de Metais e semi-metal
Ensaio de lixiviação
Confecção dos Blocos
Homogeneização
Teste de Resistência compressão
Teste de Absorção de umidade
45
As descargas dos decantadores e parcela da água de lavagem dos filtros não
recuperada, mais o resíduo da solução de cal, são lançados na zona morta
(reservatório onde se concentra o resíduo sólido, o lodo gerado da água de
jateamento e/ou descarga dos decantadores e lavagem dos filtros). A referida
parcela da água de lavagem dos filtros existe na estação de tratamento de água
Vieira de Mello, pelo fato da água de lavagem dos filtros proporcionar uma formação
de flocos maiores e mais densos, com consequente redução de coagulante e
alcalinizante. Essa água retorna para a etapa de coagulação e segue todas as
etapas do tratamento convencional, bem como uma pré-desinfecção, por causa dos
microorganismos patogênicos presentes na água de recirculação.
Parte do lodo produzido na ETA VM, o resíduo sólido, classificado assim pela ABNT
NBR 10004/2004 [26], fica concentrado na zona morta, e outra parte segue para a
Estação Elevatória do Saboeiro, no Parque da Bolandeira, Boca do Rio. Esta é
responsável por enviar todos os esgotos coletados nas bacias de esgotamento
atendidas pelo sistema ECP (Estação de Condicionamento Prévio), situada na colina
da comunidade do Bate Facho, na Avenida Jorge amado, para o sistema de
Disposição Oceânica Jaguaribe, na Boca do Rio.
Foram realizadas coletas na ETA VM em três momentos: no início, meio e fim de
cada lavagem do decantador e do filtro, separadamente. As amostras compostas
foram homogeneizadas em balde de 100 L e daí retirada uma sub-amostra que era
encaminhada para o laboratório Central da EMBASA-OPTQ, para determinação de
pH, condutividade, turbidez, cor, DQO, alcalinidade, dureza, sólidos sedimentáveis,
ecoli, coliformes totais, e análise de metais, como manganês, magnésio, níquel,
zinco, cálcio, cloreto, cobalto, cobre, cromo, ferro, conforme mostram as tabelas 4 e
5, no anexo, com os resultados obtidos. Estes parâmetros foram escolhidos de modo
a obter informações que possibilitem um direcionamento na sua aplicabilidade de
modo a preservar o meio ambiente, conhecer a matriz de estudo destes dois
processo (decantação e filtração) bem como investigar o grau de discordâncias com
o Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, Resolução n.º 357/05 [27].
46
O período de realização das coletas abrangeu as seguintes estações do ano:
inverno, iniciando em agosto, primavera e verão, ou seja, período de chuva e
estiagem que interferem na qualidade da água bruta e, portanto na do resíduo sólido
gerado (lodo).
3.1.2 Coleta do Lodo da Zona Morta
Após a realização do ensaio qualitativo do resíduo da lavagem do decantador e do
filtro, foram realizadas as determinações dos metais Al, Be, Cd, Cr, Pb, V e semi-
metal As, no lodo seco e confecção dos blocos. O lodo que fica retido na zona morta
(figura 7A) proveniente da lavagem dos filtros e decantadores é o resíduo que no
processo de recirculação da água não retorna para o processo, sedimentando neste
local, como mostra a figura 7. Foram retiradas quantidades deste lodo (figura 7B),
levadas para secar em estufa na temperatura de 103ºC a 105ºC, por
aproximadamente 3 (três) dias, para a retirada de toda a parte líquida e garantia da
secagem, pois desta maneira pode-se quantificar e qualificá-lo na sua forma
aplicativa, ou seja de uso. Deste lodo seco, foi retirado uma amostra representativa
que mantivesse características semelhantes à massa total do resíduo sólido.
Figura 7 – Foto da Zona morta da ETA Vieira de Mello (a) e lodo retirado (b)
A B
47
3.2 Análises biológicas, físicas e químicas
As amostras da água de lavagem do filtro e de lavagem do decantador foram
analisadas no laboratório Central da EMBASA OPTQ, o qual é certificado pela
Norma ISO 9001/2008, segundo os Procedimentos Operacionais Padrões (POP),
baseados no Standard Methods [28], para os seguintes parâmetros:
Coliformes Totais (POP.BA.001): Esta análise inclui procedimentos de diluição ou
divisão de amostras, filtração, incubação, entre outros, e foi realizada através da
técnica de membrana filtrante, utilizando placas de petri, com o meio de cultura
específico para cada amostra, observando-se a formação de colônias típicas
(vermelhas com brilho verde metálico) e/ou colônias atípicas (vermelhas escuras ou
colônias nucleadas sem brilho).
Ecoli (POP.BA.012): Nesta análise utilizou-se uma composição combinada do
substrato cromogênico e fluorogênico que possibilita a determinação de coliformes
totais e Escherichia coli. Através do teste do substrato enzimático é detectada a
presença ou ausência dos referidos grupos de bactérias. Esta enzima hidrolisa o
substrato e produz uma modificação da cor, que indica um teste positivo, para
coliformes totais e quando em câmara isolada na presença de UV 366 nm, se
apresentar fluorescência, indica teste positivo para Escherichia coli, sendo feita a
quantificação do número mais provável de Escherichia coli pelo teste de cartela,
Quanti Tray 3.
Al (POP.AA.001), As (POP.AA.001), Be (POP.AA.001), Cd (POP.AA.001), Cr
(POP.AA.001), Pb (POP.AA.001) e V (POP.AA.001): Este procedimento descreve
todas as tarefas necessárias para execução das análises dos metais e semi-metais,
utilizando a técnica de espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e
detecção óptica no espectrofotômetro de absorção atômica (VARIAN, modelo spectr
48
AA 220) . As amostras foram agrupadas em lotes contendo no máximo 49 amostras,
incluindo padrão de checagem, matriz fortificada, e iniciando-se então a seleção no
programa no SpectrAA. Foi realizada a programação dos testes do controle de
qualidade, referentes ao check padrão, branco, matriz fortificada, curva de calibração
e duplicatas e as operações preliminares à análise e outras verificações do
espectrômetro que se fazem necessárias, para em seguida realizar as
determinações dos elementos presentes. Limites de detecção encontrados foram:
Al= 10 µg L-1, As= 0,50 µg L-1, Be= 0,20 µg L-1, Cd= 0,10 µg L-1, Cr= 0,080 µg L-1 ,
Pb= 2,0 µg L-1, V= 1,0 µg L-1.
Cor real (PTR.FA.037) : Foi utilizado um espectrofotômetro HACH, DR 2000, no
comprimento de onda de 455 nm para a realização das análises e para a garantia da
qualidade dos resultados foram preparados padrões de verificação da curva e matriz
fortificada. Limite de detecção encontrado: 1,0 mg Pt L-1.
DQO (PTR.FA.043): As amostras foram analisadas, em replicatas, no aparelho
espectrofotômetro, DR 2800 da HACH, em comprimento de onda de 600 nm,
adicionadas em tubos para digestão já contendo as soluções de digestão (1000 mg
O2 L-1) e solução ácida. Os tubos foram levados ao bloco digestor, aguardando-se
até temperatura de 150 ± 2 ºC e processando-se a digestão durante 120 minutos.
Após esse tempo, espera-se que os tubos atinjam a temperatura ambiente para a
realização da leitura da concentração em mg L-1 . Limite de detecção encontrado:
5,0 mg O2 L-1.
Mn (POP.AA.005), Ca (POP.AA.005), Fe (PTR.AA.005), Co (POP.AA.005), Cu
(POP.AA.005), dureza (POP.AA.005), Mg (POP.AA.005), Ni (POP.AA.005), Zn
(POP.AA.005): Este procedimento descreve todas as tarefas necessárias para
execução e controle das análises dos metais, utilizando a técnica de espectrometria
de absorção atômica por chama e detecção óptica, usando equipamento marca
VARIAN, modelo spectr AA 220 Z. As amostras foram agrupadas em lotes, incluindo
49
padrão de checagem, matriz fortificada, brancos e duplicatas. No compartimento do
queimador do espectrômetro, instala-se o queimador adequado com o tipo de chama
a ser utilizada: N2O/Acetileno/Ar. No compartimento das lâmpadas, coloca-se as
lâmpadas dos elementos que se deseja analisar e inicia-se o programa do SpectrAA.
É realizado o programa dos testes do controle de qualidade, referentes ao padrão de
checagem, branco, matriz fortificada e duplicatas e verificação do espectrômetro
com relação ao ajuste da posição do queimador, ajuste da taxa de sucção, entre
outros, para então realizar as análises. Limites de Detecção: Mn = 4 µg L-1, Ca 0,05
mg L-1, Fe = 10 µg L-1 , Co=0,01 mg L-1 , Cu =0,02 mg L-1, Dureza 0,05 mg CaCO3
L-1, Mg = 0,10 mg L-1, Ni=0,02 mg L-1 e Zn = 3,0 µg L-1 .
Sólidos Sedimentáveis (PTR.FA.016): Utilizou-se o cone de IMHOFF, e realizou-se
a leitura em mL L- 1 após uma hora da adição da amostra no cone. Limite de
detecção 0,1 mL L-1.
Turbidez (PTR.FA.021): Utilizou-se turbidímetro HACH, 2100 N para a
determinação, onde é realizada a checagem diária com padrões. As leituras são
feitas em unidades de turbidez. Limite de detecção 0,01 NTU.
pH (PTR.FA.038): As medidas foram realizadas com pHmetro, marca Policontrol,
modelo pH-250, verificando-se diariamente a calibração com tampões pH 4,0 e 7,0 e
o sloper adequado para a execução da medida.
Alcalinidade( PTR.FA.012): A medida é baseada no princípio de que os íons
hidroxila presentes em uma amostra, como resultado de dissociação ou hidrólise de
solutos, reagem com a solução padrão ácida adicionada (ácido sulfúrico 0,02 N), o
que é detectado utilizando-se como indicador a fenolftaleína e indicador misto que
tem a capacidade de mudar de coloração em função do pH do meio. Os resultados
obtidos a partir da fenolftaleína e determinação da alcalinidade total oferecem um
meio para a classificação estequiométrica dos três principais formas de alcalinidade
50
presentes nas amostras [28]. Assim, calcula-se as alcalinidades segundo as
fórmulas e quadro 6 a seguir, sendo P a alcalinidade a Fenolftaleína e T a
alcalinidade Total:
P = VP x f x 10 T= VT x f x 10
Quadro 6 – Resultado da titulação conforme ânion encontrado
Resultado da
Titulação
Hidróxido
OH-
Carbonato
CO32-
Bicarbonato
HCO3-
P = 0 0 0 T
P < ½ 0 2P T - 2 P
P > ½ T 2 P- T 2 ( T - P ) 0
P = ½ T 0 2P 0
P=T T 0 0
Fonte: Standard Methods (28)
De acordo com este esquema:
Alcalinidade referente à Carbonato está presente quando a alcalinidade a
fenolftaleína é ≠ zero, e < alcalinidade total.
Alcalinidade referente à Hidróxido está presente se a alcalinidade a fenolftaleína é >
½ da alcalinidade total.
Alcalinidade referente à Bicarbonato está presente se alcalinidade a fenolftaleína é <
½ a metade da alcalinidade total.
Cloreto(PTR.FA.009): Com limite de detecção 0,1 mg Cl- L- , a análise foi realizada
por cromatografia iônica, marca METHRON, modelo IC 760 compacto, utilizando
curva de calibração com padrões na faixa de 10 a 150 mg L-1 e supressão com ácido
sulfúrico e detecção por condutividade.
51
Condutividade (PTR.FA.039): Utilizou-se o condutivímetro ORION 150. Como
garantia da qualidade, acrescentou-se entre cada grupo de 10 amostras, uma
amostra em replicata e determinou-se a condutividade das amostras, cujo método
possui limite de detecção 0,1µmho cm-1.
3.3 Análise do lodo da Zona Morta
Para as análises do lodo da zona morta foi retirada uma amostra representativa que
mantivesse características semelhantes à massa total do resíduo. Esta amostra foi
encaminhada para secagem em estufa na temperatura de 103 ºC a 105 ºC e
realizada uma amostragem segundo a NBR 10007/2004 [29]. Em seguida foram
preparadas quatro soluções com concentração de aproximadamente 8 g L-1,
seguindo orientações sugeridas por Leite (2003) [30], levando em consideração o
menor limite de detecção do método 0,08 µg L-1, que no caso foi da determinação de
cromo. Estas determinações dos parâmetros de qualidade do efluente no filtro e
decantador foram realizadas no Espectrômetro de absorção Atômica marca VARIAN
modelo spectrAA 220 e/ou spectrAA 220Z. Deste modo tomou-se como base o
cromo que possui o menor limite de detecção do método para calcular a quantidade
de lodo para ser usado na análise. Outro fato que justifica o preparo das soluções na
concentração 8 g L-1, foi o de trabalhar com uma concentração baixa, que não
necessitasse de sucessivas diluições, mas que possibilitasse ultrapassar os limites
de detecções dos analitos no Espectrômetro de absorção Atômica usado. O critério
de escolha dos elementos determinados (Al, As, Be, Cd. Cr, Pb e V), está associado
a qualidade da água bruta, aos produtos químicos utilizados na ETA, à toxicologia
que poderia impactar no meio ambiente e à viabilidade técnica do laboratório.
52
3.4 Análise do Elemento Construtivo
3.4.1Procedimento de Moldagem do Bloco
Com base na NBR 6136/2006 [31] foram confeccionadas duas fôrmas para os
blocos, constituídas de aço carbono, conforme as dimensões apresentada na figura
8.
A figura 9A, mostra as partes que compõem a forma. A primeira parte apresenta
duas colunas que darão ao bloco o formato vazado, e a segunda parte é a
sustentação para a formação das paredes da fôrma. A figura 9B, mostra a fôrma
montada.
A B
390 mm
140 mm
190 mm
Figura 8 – Modelo e dimensões da forma usada para preparo do
Figura 9 – Detalhamento da fôrma usada para preparo do bloco-teste: (A) fôrma desencaixada e (B) fôrma encaixada.
1ª parte 2ª parte
53
Realizou-se um teste-ensaio, no dia 30/01/2011, para verificar a melhor proporção
dos componentes do bloco: cimento, cal, areia, água e lodo, tomando como base a
NBR7215/1996 [32]. Os primeiros blocos de ensaio, para um pré-teste, foram
confeccionados empiricamente no traço, segundo uma composição aproximada de
cimento: cal: areia: água: lodo, de 1,0: 0,90: 0,57: 0,34: 0.24 como bloco 1 e de 1,0:
0,68: 0,68: 0,80: 1,08 como bloco 2. A variação na composição foi para identificar se
o aumento da quantidade de lodo interferia positivamente ou negativamente na
resistência do bloco. O cimento utilizado durante os teste é tipo CP2-Z32RS, saco de
50 Kg. A Tabela 1 apresenta as quantidades utilizadas dos diferentes materiais que
compõem os dois tipos de bloco-teste.
Tabela 1: Composição do material dos blocos-teste (Etapa 1)
MATERIAL BLOCO 1 BLOCO 2
QUANTIDADE (Kg) QUANTIDADE (Kg)
CIMENTO 5,1 2,5
CAL 4,6 1,7
AREIA 2,9 1,7
ÁGUA 1,8 2,0
LODO SECO 1,2 2,7
O Procedimento para a preparação dos blocos foi realizado da seguinte maneira:
1. A cal5 foi peneirada para retirar pedras e outros pedregulhos.
2. Os materiais foram adicionados nas quantidades acima especificadas (tabela 1).
3. O material foi homogeneizado, utilizando uma pá (figura 10 A), formando a mistura
chamada de argamassa.
5A cal hidratada utilizada no tratamento de água, gera cerca de 10% de material insolúvel por mês. Este material insolúvel foi utilizado no teste.
54
4. Foi passado óleo (de máquina ou queimado) na forma, verificando se a mesma
estava bem “untada”, para facilitar a retirada do bloco (figura 10 B).
5. A argamassa foi colocada na fôrma, com a primeira parte já encaixada na
segunda (figura 10 C), em local nivelado para que pudesse ser compactada.
6. O material na forma foi compactado, com batidas no chão, aplicando cerca de 5
golpes uniformes, até não mais se observar desníveis entre a argamassa e a altura
da fôrma.
7. O material que ultrapassava a borda superior da fôrma foi removido com uma pá,
nivelando depois por cima com uma régua de madeira (tábua).
8. A fôrma contendo a argamassa compactada foi invertida, no local que ficaria para
Secar (figura 10 F).
9. A primeira parte da fôrma foi retirada verticalmente, e com cuidado para não haver
fissuras ou quebra das extremidades (figura 10 G).
10. A segunda parte da fôrma (figura 10 H) foi retirada e deixada secar por dois dias
ao ar livre.
11. Com jatos de água os blocos eram molhados, 3 vezes, em dias alternados por
cerca de 07 dias consecutivos.
12. Os blocos eram deixados a secar por cerca de 1 mês ao ar livre.
A figura 10 mostra em fotos a sequência dos passos do procedimento para
confecção dos blocos-testes.
55
3.4.2 Teste de Absorção de Umidade e Resistência à Compressão
Após 30 dias da confecção dos blocos,, foram realizados no Laboratório do Centro
G H
E F
A B
C D
Figura 10 - Fotos dos passos do procedimento para confecção dos bloco-teste: (A) mistura dos materiais constituintes dos blocos; (B) untação da fôrma com óleo; (C) colocação da argamassa na forma; (D) argamassa compactada;(E) remoção do material nivelado;(F) retirada do bloco da fôrma;(G) fôrma sem a primeira parte; (H) bloco pronto para secar
56
3.4.2 Teste de Absorção de Umidade e Resistência á Compressão
Tecnológico da Argamassa- CETA do Departamento de Ciências e Tecnologia dos
Materiais, da Escola Politécnica da UFBA, testes de resistência à compressão para
os dois blocos e a determinação da absorção de água, feita apenas para o bloco 1,
por ser uma analise preliminar. Para estes testes foram seguidas as normas NBR
6136/2006 [31] e NBR12118/2006 [33] juntamente com MB 3459/1991 [34],
respectivamente.
3.4.2.1 Absorção de Umidade
Este ensaio é realizado com o objetivo de verificar o percentual de absorção de água
no bloco, expresso em porcentagem calculado pela formula abaixo.
a= X 100, onde:
a= absorção de umidade em %.
m1= massa do corpo de prova seco em estufa em g.
m2= massa do corpo de prova saturado em g.
Os requisitos solicitados na NBR 6136/2006, referente à absorção de água se
encontram na tabela 2.
m2 – m1
m1
57
3.4.2.2 Resistência à compressão
Este ensaio é realizado com o objetivo de verificar a capacidade de carga que os
blocos confeccionados suportam quando submetidos a uma força perpendicular a
sua face. Calculado segundo formula abaixo.
fbk,est= 2 - fbn
Onde:
fbk,est = resistência característica estimada da amostra expressa em MPa
fb(1), fb(2),..., fbn = valores de resistência à compressão individuais dos corpos-de-
prova da amostra, ordenados crescentemente, isto é fb(1) é o menor valor obtido e fbn
é o maior.
n = é igual à quantidade de blocos da amostra
i = n/2, se n for par;
i = (n -1) /2, se n for ímpar
Os requisitos solicitados na NBR 6136/2006, referente à resistência característica a
compressão se encontram na tabela 2.
fb1+ fb2 +...+ fbn-1
i - 1
58
Tabela 2 - Requisitos para a resistência características à compressão e absorção de
umidade.
Classe
Resistência
Característica
ƒbk , MPa
Absorção média em %
Agregado normal Agregado leve
A ≥ 6,0
≤ 10,0%
≤ 13,0%
(média)
≤ 16,0%
(individual)
B ≥ 4,0
C ≥ 3,0
D ≥ 2,0
Fonte: NBR 6136/2006
O teste de absorção de água se mostrou próximo do percentual de agregado leve
individual, 16,8% ( ≤16,0%) para o blocos 2 na etapa 1, mas, a determinação de
resistência à compressão não atingiu a faixa determinada pela NBR 6236, obtendo
valores de 1,4 e 0,8 MPa, para os blocos 1 e 2 respectivamente. Desta maneira foi
realizada outra composição para a formação de outros blocos que se enquadrasse
na NBR 6136/2006 [31].
Em 11/05/2011 foi então realizada a segunda etapa para a fabricação dos blocos
utilizando o lodo a partir dos dados da tabela 3. A figura 11 apresenta partes do
equipamento, prensa hidráulica, usado para os referidos testes.
59
Tabela 3: Composição do material dos blocos-teste (etapa 2).
MATERIAL QUANTIDADE (Kg)
Cimento 21,8
Areia 81,0
Água 18,5
Lodo 6,20
Total 127,5
Com a composição mostrada na tabela 3 foram fabricados 13 blocos. Evoluiu-se
para esta composição após os resultados do primeiro bloco teste, pela experiência e
textura obtida para a argamassa, bem como a massa de lodo usada na preparação
de um bloco e seus respectivos resultados no teste de resistência a compressão e
absorção de umidade, visando a obtenção de um bloco mais resistente.
A partir do total da massa preparada foram usados 9,49 Kg para o fabrico de um
bloco, contendo 0,477 Kg de lodo por bloco. Nesta composição não foi adicionado a
cal (hidróxido de cálcio) utilizada no primeiro teste, que é um dos produtos químicos
utilizados no tratamento de água e que gera um resíduo, após o preparo da sua
solução, cerca de 10 % de material insolúvel. A supressão da cal desta vez deve-se
B A
Figura 11 - Fotos do equipamento usado para o teste de resistência à compressão com os blocos confeccionados: (A) ajustamento das placas para compressão; (B)- escala em Newton, tonelada ou Kgf.
60
ao fato do teste de resistência não ter sido satisfatório na etapa 1. Assim, no atual
ensaio desenvolveu-se blocos sem este componente.
O teste de absorção de umidade e compressão foi realizado após 28 dias da
fabricação dos blocos. Não foi necessário o capeamento (uso de molde para nivelar
as áreas que ficam em contato com a placa da compressão, para se obter
distribuição uniforme da carga) para nivelar as superfícies ou mesmo as arestas,
obtendo-se uniformidade de carga no teste de compressão.
Após os testes de resistência à compressão e absorção de umidade, foi realizada no
laboratório do SENAI/CETIND, o ensaio de lixiviação do lodo seco, com o objetivo de
determinar a capacidade de transferência de substâncias presentes no resíduo
sólido, por meio de dissolução no meio extrator, conforme método determinado na
NBR 10005/2004 [36] e análises como determina seus procedimentos: pH (EN029
QGI (SMEWW 4500HTB) [28]; teor de sólido seco (EM 068 QGI /NBR 10005) [35];
volume (EN 068 QGI / NBR 10005) [18], As (EN 002 ESP (SMEWW 3114 B/C – As
mod.), Cd (EN 120 ESP / ASTM D 3557-02A), Pb (EN 119 ESP / ASTM D 3559 08
mod.), Cr (EN 106 ESP / ASTM D 1687 -02), Al (EN 108 ESP / ASTM D 857-07
Mod.), Be (EN 122 ESP), V (EN 116 ESP / SMEWW 3500-VA). Este ensaio visa
determinar a capacidade de transferência de substâncias orgânicas e inorgânicas
presentes no resíduo sólido, por meio de dissolução no meio extrator. Para este
ensaio, foi necessário uma massa de 450 g do lodo seco, sendo coletada a amostra
úmida na zona morta da ETA e levada para secagem em estufa 103-1050C, por 3
dias, homogeneizada e encaminhada para o ensaio de lixiviação.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A dosagem dos produtos usados na ETA VM para o tratamento da água, na época
da coleta fornece resultados na faixa de 60 a 80 mg L-1 de sulfato férrico; 0,98 a 1,39
mg L-1 para ácido fluorsilicico; 2,2 a 2,7 mg L-1 para cloro (pré-cloração); 4,5 a 6,6
61
mg L-1 para o Cloro (pós-cloração) e 35 mg L-1 para Ca (OH)2 (cal hidratada). A
vazão de água bruta foi cerca de 2,0 m3 s-1. As dosagens, vazões, enfim a rotina na
Estação de Tratamento Vieira de Mello (ETA VM) não foram alteradas para que não
tornasse os dados tendenciosos.
A água bruta que chegava a ETA VM se encontrava dentro dos padrões para alguns
parâmetros de qualidade [27]. Por exemplo, médias no período do desenvolvimento
deste trabalho, para turbidez, DBO e cor, mostraram valores de 10,45 NTU; 3,61 mg
L-1 e 18,31 mg Pt L-1 respectivamente. No entanto, a qualidade da água bruta, está
piorando cada vez mais e exigindo uma maior quantidade de produtos químicos
aplicados ao tratamento. Como conseqüência, vem ocorrendo um significativo
aumento nos rejeitos ou lodo, provenientes da estação de tratamento de água Vieira
de Mello, proveniente principalmente dos decantadores. As tabelas 2A e 3A,
mostram resultados de análises do efluente dos decantadores e filtros,
respectivamente, ou seja, da suspensão do lodo ali produzido.
Pela NBR 10.004/2004 [26] o lodo de ETA é classificado como “resíduo sólido”,
devendo portanto, ser tratado e disposto conforme exigência dos órgãos
reguladores. Há muito, o destino destes resíduos de ETA vinha sendo os cursos
d’água próximos das estações de tratamento. Esta prática tem sido questionada por
órgãos ambientais. Para que haja uma alternativa final adequada, é necessário
primeiramente fazer um levantamento da quantidade do lodo gerado e conhecer as
características deste lodo de ETA, visando um destino final de acordo com suas
características.
A quantidade total de sólidos gerados em uma ETA pode ser estimada por meio de
equações empíricas que consideram alguns parâmetros de qualidade da água bruta
e dosagem de produtos químicos, embora seja desejável a realização de estudos de
tratabilidade (decantação e de filtração) dependendo da tecnologia de tratamento
com amostras de águas coletadas em diferentes épocas do ano e medindo os
volumes de lodo gerado e a quantidade de sólidos sedimentáveis.
62
A quantidade de lodo gerado na Estação de Tratamento de Água VM, foi calculada
em trabalho de conclusão de curso de pós-graduação [36] ,tendo sido aplicado
método empírico, que adota o mesmo raciocínio do processo utilizado, por Di
Bernado (2005) [11] utilizando dados de análises do lodo do decantador e dos filtros.
Obteve-se uma média de 7.518,44 Kg d-1 de sólidos suspensos totais, quando o
volume de água tratada gerado era em média 178.162,14 m3 dia-1 ,resultando na
produção de sólidos por volume de água tratada de aproximadamente 42,20 g SST
m-3.
Pelo próprio processo de tratamento de água, a quantidade de lodo gerado nos
decantadores é maior que a dos filtros, pois a sedimentação é um fenômeno físico
na qual em decorrência da ação da gravidade as partículas suspensas apresentam
movimento descendente em meio liquido de menor massa especifica e propicia a
clarificação do líquido, ou seja, a separação das fases líquida e sólida, o que se
constitui na primeira etapa para a remoção dos sólidos suspensos. Observa-se que
em relação aos filtros, os parâmetros analisados na água dos decantadores,
possuem concentração mais alta, como comprovam os dados da tabela 6 e 7, em
seguida, e as correspondentes médias e desvio padrão de 4 repetições analíticas.
Esses dados mostram que nos decantadores e em menor proporção nos filtros, o
teor de cobalto, apresenta a menor concentração quando comparado com os demais
parâmetros analisados, seguido pelo cobre e níquel em todos os decantadores.
As maiores variações nos parâmetros analisados se observa em coliformes totais,
ferro, seguido pelo manganês, o que nos permite avaliar que estes parâmetros estão
espalhados por dispersões muitos distinta, ou seja, existe uma variabilidade que é
justificada pela qualidade da água. No caso especial do ferro justifica-se essa
dispersão pela variação na dosagem do coagulante, sulfato férrico, usado.
Pelos resultados obtidos através das análises realizadas no lodo gerado na ETA VM
em três momentos (início, meio e fim) de cada lavagem dos decantadores e filtros,
mostrados integralmente, nas tabelas 6 e 7, em seguida, executada a média e
desvio de 4 determinações referentes a cada decantador e filtro.
63
DATA
ALCAL.
(mg/L)
Ca
(mg/L)
Cl-
(mg/L) Co (mg/L) Cu (mg/L)
COND
(umho/cm
)
COR real
(mgPt/ L)
DQO
(mg/L)
DUREZA
(mg/L) Fe (mg/L)
Mg
(mg/L) Mn (mg/L) Ni (mg/L) pH
S. SEDIMET
(mg/L)
TURB
(NTU)
Zn
(mg/L)
C T NMP/
100mL
ECOLI
NMP/
100mL
22/9/2010 1/1 29,9 32,9 32,3 0,048 0,126 394 2 11,9 98 27,10 3,83 1,33 0,044 7,31 23 66 0,0513 4.106 <0,1
28/9/2010 2/1 29,1 22,9 29 0,019 0,072 224 3 16,5 68,5 38,10 2,76 1,05 <0,02 7,21 10 45 0,0317 3.241 2.576
5/10/2010 3/1 31 24,5 28,8 0,035 0,08 484 2 <5 72,8 22,10 2,8 0,94 <0,02 7,34 7 17 0,0192 <1,0 <1,0
8/10/2010 4/1 33,9 24 39,6 0,044 0,182 239 2 14,1 71,6 72,10 2,84 1,92 <0,02 7,13 20 55 0,0333 387 <1
23/9/2010 1/2 29,7 26,5 29,8 0,044 0,048 438 7 7,6 81,3 18,20 3,64 0,61 0,031 7,35 12 27 0,00709 15.530 <1,0
18/10/2010 2/2 31,2 23,8 42 0,02 0,063 237 16 <5 70,9 26,70 2,77 1,31 0,022 7,49 11 41 0,0313 1,30E+03 579
16/11/2010 3/2 29,7 22,6 46,6 0,031 0,047 244 3 28 70,5 27,60 3,4 1,31 0,028 7,32 8 27 0,0244 8,6 <1
17/11/2010 4/2 26,5 20,8 45,4 0,027 0,042 238 4 19 66,1 21,80 3,43 1,31 0,029 7,12 4 28 0,0204 1 <1
19/10/2010 1/3 35,6 30,8 41,6 0,033 0,185 425 2 85 89 78,10 2,9 4,38 0,042 8,19 40 1,60E+02 0,0701 50 <1
25/10/2010 2/3 35,1 26,9 36 0,028 0,135 233 4 56 79 49,90 2,84 2,10 0,037 8,96 17 59 0,061 2,25E+04 <1
10/11/2010 3/3 33,2 23,8 48,3 <0,01 0,1 240 3 21 72,9 42,60 3,24 2,32 <0,02 7,02 13 53 0,0746 48 <1
4/11/2010 4/3 34,2 24,7 44,5 0,022 0,115 235 5 17 74,6 46,70 3,15 1,49 0,021 7,42 12 45 0,0283 2 <1
12/8/2010 1/4 35,4 31,1 29,3 0,013 0,199 244 3 13,9 89,8 10,40 2,95 1,81 0,027 8,61 21 54 0,0268 262 0,09
29/9/2010 2/4 35,4 31,1 29,3 0,029 0,172 244 3 13,9 89,8 39,20 2,95 2,53 0,024 8,61 21 59 0,0597 92.080 <1,0
27/10/2010 3/4 37,9 39,3 39 0,024 0,222 235 6 90 113 12,70 3,62 2,82 0,043 8,51 16 1,20E+02 0,041 143 <1
4/11/2010 4/4 28,8 24,6 44,7 0,016 0,196 228 2 17 75,5 60,60 3,4 1,97 0,038 5,25 18 54 0,0268 262 <1
4/10/2010 1/5 31,5 25,4 28 0,024 0,072 235 3 6,1 74,6 32,10 2,73 1,10 <0,02 8,22 8,5 20 0,0563 10 <1,0
19/10/2010 2/5 37,1 27,6 41 0,022 0,101 446 2 59 80,9 43,00 2,93 2,27 0,03 8,39 22 68 0,0583 1,30E+05 <1
26/10/2010 3/5 35,1 27,5 42,4 0,027 0,086 411 9 26 80,8 36,00 2,95 1,71 0,033 8,07 12 51 0,043 328 <1
4/11/2010 4/5 37,5 28,1 42,9 0,017 0,091 243 4 64 83,5 10,70 3,21 1,23 0,02 8,42 11 36 0,0247 252 <1
21/9/2010 1/6 35,6 35,2 31,2 0,05 0,095 91,2 2 84 104 33,40 3,98 1,25 0,039 8,66 15 61 0,0275 1.733 467
4/10/2010 2/6 32,4 29,1 28,7 0,033 0,154 235 4 6,7 84 63,60 2,75 1,47 <0,02 8,66 17 41 0,0303 79.150 6.167
25/10/2010 3/6 37,6 27,4 37,2 0,02 0,046 240 8 35 80,2 16,00 2,85 0,58 <0,02 9,1 5 31 0,0234 2,42E+04 <1
9/11/2010 4/6 37,1 27 49,9 <0,01 0,053 264 7 23 81,6 23,20 3,41 0,77 <0,02 7,49 8 37 0,0174 179 <1
21/9/2010 1/7 34,3 34,8 31,7 0,053 0,171 265 5 54 103 70,00 3,86 2,10 0,046 8,49 38 74 0,0584 2.420 640
8/10/2010 2/7 38,8 30,7 28,4 0,042 0,179 256 2 11 89,1 71,50 2,99 1,30 <0,02 8,49 26 53 0,0338 10 <1
9/11/2010 3/7 36,6 27,7 50,3 <0,01 0,1 262 2 37 83,4 42,00 3,41 1,68 <0,02 7,16 17 54 0,0194 1 <1
12/11/2010 4/7 34,4 25,5 34,6 0,028 0,071 248 6 30 79,1 14,20 3,72 1,49 0,026 7,13 10 41 0,0279 52 <1
28/9/2010 1/8 34,2 25,9 29,3 0,013 0,044 236 5 5,9 76 86,60 2,76 0,54 <0,02 7,81 4,5 27 0,0204 28.510 613
18/10/2010 2/8 33,7 25,2 35,5 0,018 0,085 240 63 8 75,4 29,10 3 1,10 <0,02 7,81 10 47 0,0373 727 <1
10/11/2010 3/8 37,6 27,4 48,6 <0,01 0,084 249 7 14 82,6 35,00 3,44 1,56 <0,02 4,56 13 51 0,0303 5,48E+03 <1
4/11/2010 4/8 37,6 26,9 46,2 0,012 0,065 247 8 <5 80,5 58,70 3,2 0,86 <0,02 7,85 6 21 0,0278 3,65E+04 172
5/10/2010 1/9 38,3 29,5 29,4 0,034 0,077 386 3 <5 85,2 23,20 2,8 0,70 <0,02 8,53 7,5 23 0,015 2.359 <1
8/10/2010 2/9 34,4 33,6 28,6 0,044 0,222 282 5 70 98,2 86,90 3,44 1,59 0,02 7,68 13 63 0,0462 63 <1
13/10/2010 3/9 31,7 25,4 39,1 0,016 0,08 234 1 <5 75,3 14,20 2,85 0,89 0,035 7,61 14 30 0,0308 148 <1
8/11/2010 4/9 38,1 28,8 46,6 <0,01 0,114 249 11 39 86,8 46,30 3,6 1,44 <0,02 8,17 18 61 0,0195 2,14E+03 <1
27/9/2010 1/10 41,6 27,5 30,1 0,024 0,083 249 5 27,6 80,2 18,20 2,79 1,14 <0,02 7,99 20 90 0,0255 8664 <1,0
9/11/2010 2/10 34,6 25,1 4,74 <0,01 0,05 259 3 27 76,9 28,30 3,42 0,84 <0,02 7,36 13 30 0,0101 6,87E+04 4,11E+04
16/11/2010 3/10 38,5 30,9 47,4 0,034 0,102 262 6 40 91,9 49,60 3,58 1,73 0,029 7,69 16 68 0,0312 5,2 <1
4/11/2010 4/10 38,1 30 48,5 <0,01 0,095 258 1 9 89 36,50 3,39 1,13 <0,02 8,02 15 40 0,0356 1,55E+05 116
amostr
a / filtro
Tabela 4 - Dados dos parâmetros analisados no efluente dos dez filtros da ETA VM. Ago-Nov/2010.
64
DATA
ALCAL.
(mg/L)
Ca
(mg/L)
Cl-
(mg/L)
Co
(mg/L)
Cu
(mg/L)
COND
(umho/cm)
COR real
(mgPt/ L)
DQO
(mg/L)
DUREZA
(mg/L) Fe (mg/L) Mg (mg/L) Mn (mg/L) Ni (mg/L) pH
S. SEDIMET
(mg/L)
TURB
(NTU)
Zn
(mg/L)
C T NMP/
100mL
ECOLI
NMP/
100mL
4/10/2010 1/1 40,3 58,7 29,1 0,131 0,844 271 9 562 168 804 5,1 4,53 0,107 7,37 4,00E+02 6,10E+02 0,0738 1.011.200 960.600
13/10/2010 2/1 36,4 44,5 41,2 0,082 0,644 252 5 350 126 248 3,58 7,35 0,092 7,26 3,30E+02 4,90E+02 0,0626 6910 <1
26/10/2010 3/1 38,1 45,2 42,1 0,065 0,346 271 5 235 131 350 4,35 4,72 0,075 7,6 2,00E+02 4,80E+02 0,0434 4,61E+04 41
10/11/2010 4/1 48,8 83,6 55,8 0,104 0,876 307 8 705 233 884 5,91 8,46 0,155 7,22 3,50E+02 1,40E+03 0,0963 1,41E+05 <1
22/9/2010 1/2 29,2 207 34,7 0,102 0,66 389 10 201 575 419 14,3 3,81 0,211 8,89 2,60E+02 9,40E+02 0,12 307.600 <1
29/9/2010 2/2 44,6 144 31,1 0,097 0,723 256 13 397 402 534 10 11,3 0,188 8,73 2,80E+02 5,40E+02 0,124 3.873.000 808
18/10/2010 3/2 385 447 48,4 0,254 1,745 294 19 895 1,21E+03 972 23,5 35,1 0,629 8,76 8,30E+02 1,80E+03 0,225 2,42E+07 1,99E+04
27/10/2010 4/2 86,8 216 41,8 0,132 1,052 272 17 604 607 422 16,6 19,1 0,253 8,47 3,70E+02 7,3 0,115 6,91E+03 10
23/9/2010 1/3 26,6 55,8 29,5 0,05 0,074 278 15 17,5 160 41 4,97 0,723 0,039 9,22 25 92 0,0103 172.000 <1
5/10/2010 2/3 40,3 200 30,9 0,134 0,808 492 9 277 549 555 11,7 10,1 0,209 9,06 4,00E+02 6,00E+02 0,12 5.122.000 31
17/11/2010 3/3 575 535 58,8 0,227 1,811 355 5,00E+02 1,41E+03 1,46E+03 763 30,3 16,7 0,493 8,53 8,00E+02 5,00E+02 0,173 9,50E+05 242
19/11/2010 4/3 41,6 14,9 49,5 0,098 0,623 280 1,00E+02 400 74,3 313 9,03 13,8 0,188 8,26 7,50E+02 9,50E+02 0,0604 2,91E+03 <1
27/9/2010 1/4 348 218 39,7 0,143 1,028 302 70 755 607 1010 15,2 14,5 0,255 8,73 8,00E+01 1,90E+03 0,186 24.196.000 <1
8/10/2010 2/4 2,08E+03 744 39,3 0,438 4,048 363 21 92 1,99E+03 2950 31,5 62,9 0,858 8,83 8,00E+02 >4000 0,333 1.179.000 30
19/10/2010 3/4 49,3 185 42,8 0,096 0,611 380 15 383 525 225 15,3 8,23 0,202 9,14 4,00E+02 1,40E+03 0,0914 6,13E+05 <1
17/12/2010 4/4 537 180 64,1 0,141 1,048 459 30 1,08E+03 485 1000 8,43 24 0,224 7,92 2,40E+02 2,00E+03 0,133 2,05E+04 63
Amostra /
decant.
Tabela 5 - Dados dos parâmetros analisados no efluente dos quatro decantadores da ETA VM. Ago-Nov/2010.
65
4.1 Estudo Estatístico
O volume de dados gerados foi de 304 para os decantadores e 760 para os filtros,
portanto através da análise multivariada estudou-se a possibilidade de realizar a
média dos dados para os 4 decantadores e 10 filtros em cada parâmetro, reduzindo
assim os dados e facilitando conclusões dos resultados.
4.1.1 Análise multivariada dos dados:
O método de análise por componentes principais (PCA) proporciona um estudo
multivariado dos dados experimentais obtidos, conforme tabela 4 e 5, facilitando a
visualização da correlação entre amostras e variáveis. Com o objetivo de verificar a
utilização da média dos dados dos 10 filtros e dos 4 decantadores para cada
parâmetro, foi aplicada a PCA onde o pré-processamento usado foi o auto-
escalamento. Neste pré-processamento centram-se os dados na média e divide-se
cada um pelo desvio-padrão, de forma que todas as variáveis (alcalinidade, Ca, Cl-,
Co, Cu, Condutividade, Cor, DQO, Dureza, Fe, Mg, Mn, Ni, pH, SS, turbidez, Zn,
Coliformes totais (CT) e Ecoli passam a ter a mesma importância, ou seja, o mesmo
peso. Após o pré-processamento, o programa computacional MATLAB 6.1 (version
6.1.0.450, release 2.1,18/05/2001) calcula os escores e os loadings dos dados
obtidos das análises do efluente das lavagens dos decantadores e filtros, cuja
representação gráfica das componentes principais permite a caracterização dos
parâmetros estudados e presentes nas diferentes amostras coletadas nos filtros e
decantadores estudadas. Os gráficos dos dois primeiros eixos (PCs) que estão
associados a cada parâmetro são mostrados nas Figuras 15 e 16. A PCA para o
filtro mostrou que a primeira componente principal (PC1) explica 33,52% da
variância total dos dados, sendo que a segunda e a terceira componentes principais
explicam 11,01% e 9,62%, respectivamente. A primeira componente principal está
relacionada aos parâmetros Cor e Ecoli, enquanto a segunda componente principal
66
está relacionada à alcalinidade, pH e Ecoli . Pelos gráficos de scores e loadings
(figura15a e 15b) observa-se a separação dos filtros 2, 8 e 10 com os maiores
valores de scores na primeira componente principal. A segunda componente
principal separa o filtro 10, enquanto que os filtros 3 e 4 apresentam valores mais
negativos nas PC1 e PC2. Isto se deve aos parâmetros de turbidez (PC1), Cl- e Mn
(PC2). As amostras que se encontram no círculo mostra uma certa semelhança com
relação aos parâmetros analisados tanto nos filtros como nos decantadores.
Para os decantadores a PCA mostrou que a primeira componente principal (PC1)
explica 56,25% da variância total dos dados, sendo que a Segunda e a terceira
componentes principais explicam, 13,25% e 10,48%, respectivamente. A primeira
componente principal está relacionada aos parâmetros Ni, Co, Cu, Zn e Mn,
enquanto a segunda componente principal se refere a DQO, Cor e Cl-. Pelos gráficos
scores e loadings (figura 16A e 16B) observa-se a separação dos decantadores 2, 3
e 4 com os maiores valores de scores para PC1 enquanto a segunda componente
principal separa decantador 2, 3 (maiores scores) e 4 (menor scores) nos
parâmetros alcalinidade, turbidez e Fe. Como se observa, não é possível utilizar a
média dos dados dos 10 filtros e dos 4 decantadores para cada parâmetro
analisados, devido a grande variabilidade dos mesmos, portanto será realizado a
média por decantador e filtro para cada parâmetro. Essa análise multivariada
poderia sugeriu uma otimização das etapas de filtração e decantação do tratamento
da água bruta na ETA VM com relação, por exemplo, à homogeneização dos leitos
filtrantes e uniformidade dos módulos dos decantadores.
O quadro 7, mostra de forma resumida a análise multivariada dos dados dos filtros e
decantadores.
67
Figura 15- Gráfico de Loadings(A) e Scores (B) para o efluente da lavagem dos filtros.
Figura 16: Gráfico de Loadings(A) e Scores(B) para efluente da lavagem dos decantadores.
B
A
Fil 4
A
B
68
Quadro 7- Resumo do PCA para os filtros e decantadores.
Loadings/ Scores
PC1
PC2
PC3
%
Filtro
33,52%
Decantador
56,25%
Filtro
11,01%
Decantador
13,25%
Filtro
9,62%
Decantador
10,48%
Parâmetro
/ Processo
Positivo Cor, ecoli /
2,8,10
Ni,Co,Cu,Zn,Mn
/ 2,3,4
Alc,pH,
Ecoli /
10
DQO,Cor,Cl- /
2,3
Co /
1,2
CT,Ecoli / 2
Negativo T / 3,4 - Cl-,Mn /
3,4
Alc.,T,Fe / 4 Alc. /
5,10
Cor / 3
Como não foi possível a média dos 4 decantadores e 10 filtros para cada parâmetro
realizou-se a media para cada decantador e filtro os dados foram condensados nas
tabelas 6 e 7 abaixo, observa-se que ocorre não conformidade com a Resolução
CONAMA 357/05 [27], referente a padrões de lançamento de efluentes para os
parâmetros: Cu, Fe, Mn e Sólidos Sedimentáveis e conformidade para os
parâmetros pH, Ni e Zn. A diferença entre os teores do lodo do filtro em relação ao
decantador é significativa, como pode-se observar nos resultados de DQO. Para
este parâmetro, entre outros, a referida legislação não especifica limites.
4.1.2 Teste Q
Este teste, também chamado teste de DIXON, verifica os valores extremos e
compara com valores tabelados a 5% e 1% de significância, através da formula
abaixo.
69
Q =
Onde:
Z(H)- maior valor para os dados após colocação em ordem crescente
Z(H-1) – valor sequencialmente menor que Z(H).
Z(1)- primeiro valor da ordem crescente dos dados.
Como se observa na tabela 4, alguns resultados das 4 repetições realizadas,
especificamente para alguns parâmetros, como por exemplo condutividade, DQO,
dureza, pH, Sólidos sedimentáveis, turbidez, coliformes totais e Ecoli, se
encontravam alto ou baixo, quando comparados com os outros dados do mesmo
parâmetro, para o mesmo filtro,portanto realizou-se o teste Q com o objetivo de
minimizar estes desvio de resultado. A mesma análise foi realizada para os
decantadores, conforme tabela 5, sendo que os dados onde ocorreram modificações
foram para os parâmetros de alcalinidade, cálcio, dureza, ferro, turbidez, coliformes
totais e Ecoli. Esses resultados são mostrados nas tabelas 6 e 7.
Z(H) – Z(H-1)
Z(H) – Z(1)
70
Tabela 6 - Dados condensados dos parâmetros analisados no efluente dos quatro decantadores da ETA VM. Ago-Nov/2010.
Parâmetros Unidade PADRÃO CONAMA
357/05
Lodo de Decantadores
1 2 3 4
pH - 5-9 7,36±0,17 8,71±0,18 8,77±0,45 8,66±0,52
SS mL L-1 1 320,00±85,24 435,00±267,64 493,75±359,61 380,00±308,98
DQO mg L-1 - 463,00±210,65 524,25±296,93 526,13±610,44 577,50±431,10
Manganês mg L-1 0,1 6,26±1,95 17,33±13,39 10,33±6,95 27,41±24,53
Ferro total mg L-1 0,3 571,5±319.08 586,75±262,35 417,95±311,50 539±62,2
Magnésio mg L-1 - 4,74±1,00 16,10±5,64 14,00±11,21 17,61±9,80
Cobre mg L-1 0,02 0,68±0.24 1,04±0,50 0,83±0,73 1,68±1,59
Cond µmho cm-1 - 275,25±22,98 302,75±59,57 351,25±100,44 376,00±64,68
Turbidez mg L-1 - 526,67±72,34 821,82±755,79 535,50±353,04 1825,00±287,23
Cálcio mg L-1 - 58,00±18,27 253,50±132,92 201,42±236,13 194,30±20,65
Cloreto mg L-1 - 42,05±10,92 39,00±7,68 42,18±14,35 46,48±11,85
Cor (real) Mg Pt L-1 - 6,75±2,06 14,75±4,03 156,00±233,07 34,00±24,78
Níquel total mg L-1 2 0,11±0,03 0,32±0,21 0,23±0,19 0,38±0,32
Cobalto mg L-1 - 0,09±0,03 0,15±0,07 0,13±0,07 0,20±0,16
Zinco total mg L-1 5 0,07±0,02 0,15±0,05 0,09±0,07 0,19±0,11
Alcalinidade mg L-1 - 40,90±5,50 53,53±29,82 36,17±8,31 320,58±201,61
Dureza mg L-1 - 164,50±49,36 698,50±352,69 560,83±634,04 539,00±62,19
CT NMP - 6,47E04±6,89E04 1,39E06±2,15E06 1,56E06±2,41E06 6,04E05±5,79E05
EColi NMP - <1,0 5,25±6,71 <1,0 <1,0
71
Tabela 7 - Dados condensados dos parâmetros analisados no efluente dos dez filtros da ETA VM após teste Q . Ago-Nov/2010.
Parâmetro Unid Padrão
CONAMA
Lodo Filtros
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH - 5-9 7,25±0,10 7,32±0,15 7,9±0,86 8,58±0,06 8,28±0,16 8,42±0,83 7,59±0,78 6,74±1,88 8,00±0,43 7,77±0,31
SS mL L-1 1 15,00±7,70 8,75±3,59 20,5±13,2 19,00±2,45 13,38±5,94 11,25±5,68 22,75±12,09 8,38±3,86 13,13±4,33 16,00±2,94
DQO mg L-1 - 14,17±2,30 18,20±10,2 44,75±32,1 14,93±1,79 38,78±27,55 37,18±33,30 33,00±17,80 7,60±4,83 54,5±21,92 25,90±12,76
Manganês mg L-1 0,1 1,31±0,44 1,31±0,0 2,57±1,26 2,28±0,47 1,58±0,53 1,02±0,41 1,64±0,34 1,01±0,43 1,15±0,43 1,21±0,37
Ferro total mg L-1 0,3 39,85±22,51 23,58±4,40 54,33±16,13 30,70±23,8 30,45±13,92 34,05±20,95 49,43±27,12 52,35±26,17 42,65±32,45 33,15±13,28
Magnésio mg L-1 - 3,06±0,52 3,31±0,38 3,03±0,19 3,23±0,34 2,96±0,20 3,25±0,57 3,50±0,39 3,10±0,29 3,17±0,41 3,30±0,35
Cobre mg L-1 0,02 0,12±0,05 0,05±0,01 0,13±0,04 0,20±0,02 0,09±0,01 0,09±0,05 0,13±0,05 0,07±0,02 0,12±0,07 0,08±0,02
Cond µmho cm-1 - 335,25±125,46 240±3.79 239,67±3,78 237,75±7,76 333,75±110,39 246,33±15,50 257,75±7,50 243±6,05 287,75±68,5 257±5,59
Turbidez mg L-1 - 45,75±21,00 27,33±0,58 52,33±7,02 55,67±2,89 43,75±20,53 42,5±13,00 55,5±13,67 36,5±14,73 44,25±20,71 57,00±27,25
Cálcio mg L-1 - 26,08±4,60 23,43±2,39 26,55±3,12 31,53±6,02 27,15±1,20 29,68±3,79 29,68±4,03 26,35±0,99 29,33±3,37 28,38±2,61
Cloreto mg L-1 - 32,43±5,05 40,95±7,68 42,6±5,19 35,58±7,61 38,58±7,10 36,75±9,46 36,25±9,70 39,90±9,08 35,93±8,57 32,69±20,45
Cor (real) mgPt L- - 2,25±0,50 7,5±5,92 3,50±1,29 3,50±1,73 4,50±3,11 5,25±2,75 3,75±2,06 6,77±1,53 5,00±4,32 3,75±2,22
Níquel total mg L-1 2 <0,02 0,027±0,00 0,027±0,01 0,033±0,01 0,023±0,01 <0,02 0,023±0,02 <0,02 0,019±0,01 <0,02
Cobalto mg L-1 - 0,04±0,01 0,03±0,01 0,02±0,01 0,02±0,01 0,02±0,00 0,03±0,02 0,03±0,02 0,01±0,00 0,03±0,01 0,02±0,01
Zinco total mg L-1 5 0,03±0,01 0,02±0,01 0,06±0,02 0,04±0,02 0,05±0,02 0,02±0,01 0,03±0,02 0,03±0,01 0,03±0,01 0,03±0,01
Alcalinidade mg L-1 - 30,98±2,10 29,28±1,98 34,53±1,06 34,38±3,90 35,30±2,74 35,68±2,34 36,03±2,13 35,78±2,12 35,63±3,1 38,2±2,86
Dureza mg L-1 - 77,73±13,6 72,20±6,44 78,88±7,22 92,03±15,52 79,95±3,78 81,93±1,92 88,65±10,41 78,63±3,49 86,38±9,3 84,50±7,10
CT NMP - 2.578±1.946 437±748 33.3±27,2 222±69 290±54 26315,5±3,7E4 21±27 17804±1,74E4 1177,5±1,2E3 5,81E4±7,15E4
Ecoli NMP - <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0
72
A tabela 8 apresenta os resultados das análises do lodo, seco, em estufa (103 –
105ºc). Foram investigadas 04 soluções contendo aproximadamente 8 g L-1 de lodo,
através de análises, cujos resultados são apresentados nessa tabela, e comparados
com os padrões estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05 [27] para
lançamento de efluentes. Observa-se, como já mencionado anteriormente, que a
legislação não apresenta valores para alguns parâmetros, e quanto aos demais os
valores se encontram abaixo do tabelado.
Tabela 8 -Dados condensados dos parâmetros determinados no lodo seco
Parâmetro Unid CONAMA
357/05
Lodo seco
Amostra1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4
Berílio mg L-1 - 3x10-4± 1x10-4 3x10-4± 1x10-4 5x10-4 ± 1 x10-4 3x10-4± 1x10-4
Alumínio mg L-1 - 6,64±1,69 6,00±1,69 9,57±1,69 6,08±1,7
Arsênio mg L-1 0.5 2,89x10-3± 3x10-4 2x10-3 ± 3x10-4 2x 10-3± 3x10-4 2x10-3± 3x10-4
Cádmio mg L-1 0.2 <0,100 0,116 <0,100 <0,100
Chumbo mg L-1 0.5 2x10-3± 4x10-3 9x10-3±4x10-3 1x10-2±4x10-3 4x10-3±4x10-3
Cromo mg L-1 0.5 0,08±0,03 0,08±0,03 0,14±0,03 0,09±0,03
Vanádio mg L-1 - 6x10-3±2x10-3 8 x10-3±2x10-3 1x10-2±2x10-3 9x10-3±2x10-3
A seguir são apresentadas as figuras 12, 13 e 14 representando os resultados
obtidos com as análises realizadas, para a média das análise de metais e semi-
metais para cada decantador (figura 12), média das análises de metais para cada
filtro (figura 13) e lodo seco (figura 14) .
Pela figura observa-se que o teor de cálcio e ferro nos filtros e decantadores é mais
alto quando comparado com os demais, o que é justificado pelo fato de parte do
resíduo de cal (hidróxido de cálcio) ser lançado na zona morta, reservatório onde se
concentra o resíduo sólido, o lodo gerado da água de jateamento e/ou descarga dos
decantadores e lavagem dos filtros. E no caso do ferro devido ao coagulante ser
sulfato férrico.
73
Fil-01
Fil-02
Fil-03
Fil-04
Fil-05
Fil-06
Fil-07
Fil-08
Fil-09
Fil-10
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Fe Ca
Mg Mn Co Cu Ni
Zn METAIS
MÉDIA DAS CONCENTRAÇÕES DE METAIS PARA CADA FILTRO
mg
L-1
Figura 13 – Metais no efluente (suspensão do lodo) da lavagem dos filtros da ETA VM
Figura 12 – Metais no efluente (suspensão de lodo) dos Decantadores da ETA VM.
74
Foram realizadas determinações de Al, As, Be, Cd, Cr, Pb e V, para o lodo seco,
levando em consideração o potencial tóxico maior e também para uma análise
comparativa após a lixiviação. Foram observadas concentrações de alumínio em
maior concentração quando comparado com os demais metais.
Figura 14 – Metais e semi-metais no lodo seco da ETA VM.
Pelos resultados, obtidos, observa-se que existe, como já mencionado, um aumento
na concentração das espécies analisadas no efluente (lodo) do decantador, em
relação ao lodo gerado nos filtros, a exemplo, do ferro. Pela prática aplicada na ETA
VM, os resíduos gerados nos decantadores podem ficar retidos durante vários dias
ou algumas horas. Existe uma programação onde mensalmente é feita uma limpeza
na zona morta por jateamento. Após a limpeza, parte da água do jateamento,
também é lançada em curso d’água próximo a ETA, pois a outra parte é enviada a
Estação de condicionamento de esgoto do Jaguaribe, recentemente construída na
avenida Orlando Gomes.
METAIS
LODO SECO
75
Medidas e características dos blocos confeccionados usando o lodo da ETA
VM
1ª etapa do trabalho
A tabela 9 mostra medidas e características dos primeiros blocos, cujos ensaios
foram realizados em jan/2011.
Tabela 9 - Medidas e Características dos blocos confeccionados na 1ª etapa do
trabalho.
Componentes Bloco 1 Bloco 2
Largura (L), mm 390
Altura (H), mm 190
Comprimento (C), mm 140
Área (A), mm2 390 x 190= 54600
Resistência à compressão
(R),MPa
1,4 0,8
Absorção de umidade (a), % - 16,8
Componente Traço para o bloco 1.
Para conhecer o componente traço do bloco, ou seja, a proporção de cada
componente no material do bloco em relação ao principal, divide-se a quantidade de
cada componente pela quantidade de cimento.
C(cimento) = Cimento/ cimento = 5,0726 Kg / 5,0726 Kg=1,0
Cal = cal /cimento = 4,5732 Kg / 5,0726 Kg = 0,90
A(areia) = areia/cimento = 2,8741Kg / 5,0726 Kg = 0,57
76
W(água) = água/cimento = 1,750 Kg / 5,0726 Kg = 0,34
Lodo(L) = lodo/cimento = 1,2160 Kg / 5,0726 Kg = 0,24.
Assim, tem-se aproximadamente: 1,0:0,90:0,57:0,34:0,24 em função do cimento.
Componente Traço para o bloco 2
C(cimento)= Cimento / cimento = 2,5 Kg / 2,5Kg=1,0
Cal = cal /cimento = 1,706 Kg / 2,5 Kg = 0,68
A(areia) = areia / cimento= 1,700Kg / 2,5 Kg = 0,68
W(água) = água / cimento= 2,000 Kg / 2,5 Kg = 0,80
Lodo(L) = lodo / cimento = 2,700 Kg / 2,5 Kg = 1,08.
Assim tem-se aproximadamente: 1,0:0,68:0,68:0,80:1,08 em função do cimento.
Estes primeiros blocos, como já mencionado, representaram o ensaio para um pré-
teste. A variação na composição foi para identificar se o aumento da quantidade de
lodo interferia positiva ou negativamente na resistência do bloco, o que foi
observado na determinação da resistência à compressão como mostra a tabela 9 em
comparação com a tabela 2, requisitos para a resistência característica à
compressão e absorção de umidade, sendo o resultado não satisfatório para os dois
blocos. Isso foi atribuído à quantidade de lodo em relação ao cimento e em menor
proporção à areia, o que pode justificar também o teste de absorção de água. Deste
modo na terceira composição realizada para a formação de outros blocos, adicionou-
se uma quantidade menor de lodo em relação ao cimento e areia, pois o traço do
lodo em função do cimento, no bloco 1 foi de 0,24 e na terceira composição onde
compreende 13 blocos, foi de 0,28, obtendo-se assim a conformidade com a NBR
6136/2006 [31]. As medidas e características destes blocos são mostrados na tabela
10.
77
2ª etapa do trabalho
A tabela 10 mostra medidas e características dos blocos cujos ensaios foram
realizados em 11/05/2011.
Tabela 10- Características dos blocos confeccionados na 2ª etapa do trabalho (maio/
2011).
Componentes BL1 BL2 BL3 BL4 BL5 BL6 BL7 BL8 BL9
Largura (L), mm 390
Altura (H), mm 190
Comprimento(C), mm 140
Área (A), mm2 54600
Resistência à
compressão (R),MPa
2,8 1,9 2,4 2,1 1,6 2,2 1,8 2,0 1,9
Componente Traço para os 9 blocos da 2ª etapa :
C(cimento)= Cimento/ cimento = 21,8 Kg / 21,8 Kg=1,0
A(areia)= areia/cimento= 81Kg / 21,8 Kg = 3,7
W(água)= água/cimento= 18,5 Kg / 21,8 Kg = 0,85
Lodo(L)= lodo/cimento = 6,2 Kg / 21,8Kg = 0,28,
Assim tem-se aproximadamente: 1,0: 3,7: 0,85: 0,28 em função do cimento.
Para cálculo da resistência característica é necessário utilizar no mínimo 6 blocos.
No caso deste estudo, foram utilizados 9 blocos, seguindo a NBR 6136/2006 [31]
para a determinação de fbk (resistência característica estimada da amostra) para
78
blocos, utilizando a fórmula abaixo e com os dados de resistência apresentados nas
tabelas 10 foram gerados com base na mesma:
fbk,est= 2 - fbn
onde:
fbk,est = resistência característica estimada da amostra expressa em MPa
fb(1), fb(2),..., fbn = valores de resistência à compressão individuais dos corpos-de-
prova da amostra, ordenados crescentemente, isto é fb(1) é o menor valor obtido (1,6
MPa), e fbn é o maior (2,8 MPa).
n = é igual à quantidade de blocos da amostra
i = (n -1) /2, se n for ímpar; Para este trabalho, n= 9 i= (9-1) / 2 = 4
Assim o valor de fbk,est foi estimado em 7,8 MPa, ou seja, segundo os requisitos
físico-mecânicos, quanto à resistência característica, o bloco é classificado como
classe A (fbk ≥ 6,0 MPa), que tem a função estrutural, para uso em elementos de
alvenaria acima ou abaixo do nível do solo.
O teste de absorção de água foi, realizado, com três blocos, como determinam as
normas NBR 12118:2010 [33] e NBR 6136:2006 [31]. Os resultados estão
apresentados na tabela 11,quando comparado com a tabela 2, requisitos para
resistência característica à compressão e absorção de umidade, que o classificam
como agregado (material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte,
dimensões e propriedades adequadas para usos em obras de engenharia) leve, com
absorção média 10,8%, portanto ≤13,0%, e dentro das classes aceitáveis.
fb1+ fb2 +...+ fbn-1
i - 1
79
Tabela 11 - Teste de absorção de umidade: Blocos confeccionados a partir dos
materiais apresentados na tabela 3.
Componente BL10 BL11 BL12
Largura (L), mm 390
Altura (H), mm 190
Comprimento (C), mm 140
Área (A),mm2 54600
Massa do corpo- de –prova
seco em estufa( m1), g
10357,3 9798,4 9874,9
massa do corpo- de – prova
saturado (m2), g
11242,2 10963,7 11044,7
Absorção de umidade (a), % 8,5 11,9 11,9
Como estes blocos foram confeccionados a partir da mesma composição da tabela
2, o componente traço também é o mesmo 1: 4: 0,9: 0,3.
Os resultados dos ensaios de lixiviação mostrados na tabela 11 foram comparados
aos requisitos exigidos para obtenção do extrato lixiviado de resíduo sólidos, o que
permitiu identificar concentrações muito baixa de metais (< LD do método é muito
mais baixo do que os níveis limitados pela ABNT NBR 10004 [26]) como classe II-
não perigoso, como mostra a tabela 12.
80
Tabela 12 - Resultados do ensaio de lixiviação do lodo seco, da ETA VM.
ENSAIO
(Lixiviação)
UNIDADE RESULTADO NBR 10004/2004
Tempo h 19 -
pH - 7,10 -
Teor de sólido seco % 92,5 -
Volume mL 800 -
Metais lixiviados
Arsênio
mg L-1
<0,035 1,0
Cádmio <0,02 0,5
Chumbo <0,2 1,0
Cromo <0,07 5,0
Alumínio <1,2 -
Berílio <0,02 -
Vanádio <0,3 -
81
5. CONCLUSÕES
Testes iniciais para o estudo da viabilidade da utilização do lodo da ETA VM para
uso na confecção de blocos na construção civil, sugeriram a composição do material
na proporção 1,0: 3,7 : 0,85: 0,28 em cimento: areia: água: lodo, respectivamente.
A partir do levantamento qualitativo e estudo da viabilidade da utilização do resíduo
sólido como matéria prima para confecção de elementos da construção civil,
especificamente, bloco, podemos concluir que esta destinação é potencialmente
aplicável para o referido resíduo, visto que:
• Como o volume de água tratada é de aproximadamente 178.162,14 m3 dia-1, são
gerados 42,20 g SST m-3, o que viabiliza a obtenção de cerca de 7.518,44 Kg de
lodo, podendo permitir a confecção de aproximadamente 15.764 blocos por dia.
• As análises no material do lodo seco revelaram concentrações dos metais e semi-
metais nas faixas de: 6,00 - 9,57 mg L-1 Al; 2,14 – 2,89 mg L-1 As; 0,30 - 0,50 x10-3 mg
L-1 Be; < 0,1 – 0,12 x10-3 mg L-1 Cd; 0,83 – 0,14 mg L-1 Cr; <2 – 0,11 mg L-1 Pb; 6,50 –
12,5 x 10-3 mg L-1 V, abaixo portanto, dos padrões legislados pelo CONAMA 357/05
referente a lançamento de efluentes .
• Os resultados obtidos para o teste de resistência fbk =fbk,est= 7,8 MPa, ou seja ≥
6,0 MPa, classifica-o com potencial para função estrutural, para uso em
elementos de alvenaria acima ou abaixo do nível do solo.
• Os resultados obtidos para o teste de absorção de umidade (10,8%, ou seja, ≤
13,0%), classificam o bloco sugerido neste estudo como de absorção de
agregado leve, mas dentro das classes estabelecidas no requisitos da NBR
6136/2006, viáveis para a utilização do material em construção.
• Os testes de lixiviação visando a determinação da capacidade de transferência de
espécies químicas do material para outro meio, mostraram concentrações muito
mais baixas do que os níveis limitados pela ABNT 10004 e permitiram classificar o
resíduo como classe II (não perigoso).
82
Este trabalho identificou uma tecnologia econômica e ambientalmente adequada de
destinação final para o resíduo da ETA VM, o qual poderá ser estendido para
outras ETAs.
83
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. FONSECA, Adilson; MARTINS, Eduardo.Jornal Atarde,Salvador,5 mar. 2006.
2. BRASIL. lei Federal 6.938, de 31 de Agosto de 1981. Dispõe sobre a Política
Nacional do Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e
dá outras providências. Legislação Federal, Brasília,DF,31 de agosto de 1981.
3. GRANDIN, S. R.; ALÉM, Sobrinho P., GARCIA JR, A. D. Desaguamento de Lodos
Produzidos em estações de Tratamento de Água. CONGRESSO DA ASSOCIAÇÃO
BRASILEIRA DE ENGENHARIA SANITARIA. 1993.
4. AWWA. American Water Works Association. An assessment of cropland
application of water treatment residuals.AWWARF,USA.1995.
5. PESSOA, Constantino Arruda; JORDÃO, Eduardo Pacheco. Tratamento de Esgotos
Domésticos. Vol.1, 2ª Ed., ABES - Rio de Janeiro-Rj, Brasil, dez.1982.
6. Di BERNARDO, Luiz; PAZ, Lyda Patricia Sabogal. Seleção de Tecnologias de
Tratamento de Água. Ed. LDiBe Ltda., São Carlos, SP, vol 1. 878p. 2008.
7. PROSAB (1999). Programa de Pesquisa em Saneamento Básico. Noções Gerais
de Tratamento e Disposição Final de Lodos de Estações Tratamento de Água.
ABES. Rio de Janeiro. Brasil.225p.
8. RICHTER, Carlos A. Água Métodos e Tecnologia de Tratamento. editora
Blucher,1ª edição.2009.
9. Cordeiro, J. S. Importância do Tratamento e disposição dos lodos de ETAs.
Noções Gerais de Tratamento e disposição Final de lodos de Estação de
Tratamento de Água. Cap. 01. PROSAB. 1999. Disponível
em:<blog.eco4planet.com/.../eco-tijolos-sao-feitos-com-lodo-das-estacoes-de-
tratamento-de-agua>. Acesso em: 18 ago. 2010.
10. Souza, F. G. Cavalcante de; Cordeiro, João Sérgio. Resíduos gerados na ETA.
Resíduos gerados em Estação de Tratamento de Água com Descargas Diárias.
Disponível em:<www.bvsde.paho.org/bvsAIDIS/PuertoRico29/glaucio.pdf>. Acesso:
11 ago. 2010.
84
11. Di Bernado, Luis; DANTAS, Angela. Métodos e Técnicas de Tratamento de
Água. 2ª edição. Vol. 2. 2005.
12. Estabilização, Secagem e Higienização de Lodo de Sistema de Tratamento
Biológico de Esgoto Municipal. Lodo de ETA. Universidade Federal da Paraíba,
Departamento de Engenharia Civil. PROSAB. Disponível em:
<www.finep.gov.br/Prosab/2lodoufpb.htm>. Acesso em: 02 dez. 2010.
13. Esteves, Francisco de Assis. Fundamentos de Limnologia. Editora Interciência,
2ª edição, Rio de janeiro – 1998.
14. BARROSO, M. M.; CORDEIRO, J. S. Metais e Sólidos: Aspectos Legais dos
Resíduos de Estações de Tratamento de Água. CONGRESSO BRASIEIRO DE
ENGENHARIA SANITARIA E AMBIENTAL, 21. João Pessoa. Brasil,2001.
15. SABESP. Companhia de saneamento Básico do Estado de São Paulo.
Tratamento e Disposição final do Lodo de Estação de Tratamento de água. Diretoria
de Sistemas Regionais- R. Superintendência de Gestão e Desenvolvimento
Operacional de Regionais-RO Departamento de Controle Sanitário e ambiental-
ROA. Relatório Interno. 2003.
16. HOPPEN, C., et al. Estudos da Incorporação do lodo centrifugado da Estação de
Tratamento de Água Passaúna em matriz de concreto com dosagem de 3%.In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITARIA E AMBIENTAL, 22,
Anais Joinville, SC, Brasil, 2003.
17. BRITO, Jorge; SANTOS, Selma Souza Alves. Manual de Operação ETA Bolandeira.
MAN.001.OMP/TB, fl 1 de 27 Rev.00, 30/06/2004.
18. BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria 518: Estabelece os procedimentos e
responsabilidade relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para
consumo humano e seu padrão de potabilidade, e da outras providencias. 25 mar.
2004.
19. BRASIL. Lei federal 6050, de 24 de maio de 1974. Dispõe sobre a fluoretação
da Água em Sistemas de Abastecimento quando existir estação de Tratamento.
Legislação federal, Brasília, DF, 24 maio 1974.
85
20. BRASIL. Decreto n° 76.872, de 22 de dezembro de 1975. Regulamenta a lei
n°6.050, de 24 de maio de 1974, que dispõe sobre a fluoretação da água em
sistemas públicos e abastecimento. Brasília, DF, dez. 1975.
21. BRASIL. Portaria n° 635/BSB. Fluoretação: Normas e Padrões, a seguir, sobre
a fluoretação da Água dos sistemas Público de Abastecimento. 26 dez 1975.
22. INMET. Normas climatológicas das temperaturas máxima, média e mínimas
mensais e anuais. Salvador, Ba. 1961-1990.
23. PIVELI, RoquePassos; KATO,MarioTakayuki. Qualidade das Águas e
Poluição: Aspectos Físico-Químicos. 2006.ABES, Associação Brasileira de
Engenharia Sanitária Ambiental.
24.Mahan, Bruce H. Um Curso universitário. editora Edgard Blücher Ltda, 2aed.,
revisada; São Paulo, Brasil.
25. LIBÂNIO, Marcelo. Fundamento de Qualidade e Tratamento de Água. editora
Átomo.2005. Campinas-SP.
26. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10004: Resíduo
sólido - Classificação. Rio de Janeiro, 2004.
27. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente-
CONAMA resolução 357: Dispõe sobre a Classificação dos corpos de água e
diretrizes ambientais para seu enquadramento bem como estabelece as condições e
padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providencias.17 mar. 2005.
28. APHA, AWWA, WEF. Standard Methods for the examination of Water &
Wastewater. 21st ed. New York: USA, 2005.
29. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NORMA. NBR10007:
Amostragem de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro,2004.
30. Leite, Flávio; artigo: Amostragem Analítica em Laboratório, revista Analytica,
agosto/setembro, 2003,nº06.
31. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6136: Blocos
Vazados de Concreto Simples para Alvenaria - Requisitos. Rio de Janeiro, 2006.
86
32. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR7215:
Determinação da resistência a compressão. Rio de Janeiro, 1996.
33. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12118: Blocos
Vazados de Concreto Simples para Alvenaria- Métodos de Ensaio. Rio de Janeiro,
2007.
34. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. MB3459: Blocos
Vazados de Concreto Simples para Alvenaria-Determinação da Absorção, do teor de
umidade e da área líquida.Rio de Janeiro,1991.
35. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10005:
Procedimento para Obtenção de Extrato Lixiviado de Resíduo Sólidos. Rio de
Janeiro, 2004.
36. SANTOS, Selma Souza Alves. Lodo gerado na Estação de Tratamento de
Água Vieira de Mello-Empresa Baiana de Águas e Saneamento: Levantamento
Quantitativo e Qualitativo e sugestões de disposição. 2006. Monografia (Pós-
graduação em Gestão ambiental)- EMBA-Escola de Engenharia Eletromecânica da
Bahia. out. 2006.
37. RICHTER, Carlos A. Tratamento de Lodos de Estações de Tratamento de
Água. Ed. Edgard Blucher Ltda. São Paulo. 102p.2001.
87
7. ANEXO
Tabela 1A: Características Físicas da Estação de tratamento Vieira de Mello
ESTRUTURA FÍSICA CARACTERÍSTICA
Capacidade de tratamento 2000 L s-1
Tipo de tratamento Convencional
Unidades da Estação de tratamento Vieira de Mello Calha Parshall, canal de coagulação, floculadores, decantadores, reservatórios da zona morta, filtros, tanque de contato, casa de bombas, reservatório de lavagem dos filtros.
Floculadores mecanizados 04
Nº de agitadores por floculadores 06
Potência dos agitadores do floculador 4 CV (01 unid.), 3 CV (03 Unid.),1,5 CV(20 unid.)
Dimensões de cada unidade do floculador 14,00 m largura e 22,0 m de comprimento
Decantadores 04
Tipo de decantadores Módulo tubulares (colmeias em PVC rígido )
Dimensões dos decantadores 35 m X 14,0 m, H = 4,3 m
Volume do decantador 4.320 m3
Finalidade do Reservatório da zona morta Coletar água da descarga dos decantadores, de lavagem dos filtros e vazamentos
Número dos reservatórios de zona morta 04 unidades interligadas
Dimensões de cada reservatório 14,0 m X 4,5 m h= 4,3 m
Capacidade de armazenamento no reservatório 1048 m3
Bombas de recirculação 02
Potência de cada conjunto 10 CV
Vazão nominal 30 L s-1
Filtros 10
Tipo de filtros Filtros rápidos de fluxo ascendente, com leito areia
Capacidade do Tanque de contato/ reservatório 3000 m3
Casa de bombas/bombeamento para R1A6 01(01 reserva)
Bombeamento para o R37 01(01 reserva)
Potência por bomba 1250 CV
Período de funcionamento 24 horas
Capacidade do Reservatório de lavagem dos filtros 280 m3
Dimensões do Reservatório de lavagem dos filtros 18,0m X 15,15 m h=1,28 m
Nº Bombas recalque 2 (01 reserva)
Potência de cada bomba 125 CV
Vazão nominal 370 L s-1
Capacidade da Central de cal 150 ton mês-1
Nº de tanques de preparo de solução de cal 02
Capacidade de cada tanque de preparo 17000 L
Nº Tanques de armazenamento de ácido fluossilicico 04
Capacidade do tanques de ácido fluossilicico 59000 L tanque-1
6R1A- Reservatório de água distribuída (Duna), localizado na Boca do Rio , salvador-Ba. 7R3- Reservatório de água distribuída , localizado na Caixa D’água, salvador-Ba.
Fonte: (Brito e Santos, 2004) [17].
