1 aplicação de produto químico na estabilização química

APLICAÇÃO DE PRODUTO QUÍMICO NA ESTABILIZAÇÃO QUÍMICA DO LODO
FLOTADO PARA DESIDRATAÇÃO
Keiko Arlete Semura (*)
SABESP
Engenheira Química pela Universidade de Mogi das Cruzes, pós graduada em Engenharia de Saneamento Básico
pela Faculdade de Saúde Pública da USP. Engenheira da Divisão de Engenharia e Desenvolvimento Operacional da
Unidade de Negócios de Tratamento de Esgotos da SABESP.
Rosângela Cássia Martins de Carvalho
SABESP
Alessandra Cardoso de Souza Minelli
SABESP
Celso Preto Cardoso
SABESP
Endereço (*): Rua Shiguetoshi Suzuki, 337 – Vila Paulista – Mogi das Cruzes – São Paulo – CEP: 08744-120 –
Brasil
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RESUMO
Na Estação de Tratamento de Esgotos Parque Novo Mundo, a estabilização do lodo é feita quimicamente através da
adição de cal e cloreto férrico.
O presente trabalho porpõe avaliar o sistema de aplicação de produtos químicos atualmente instalada na fase sólida
da estação de tratamento, tendo em vista as oscilações ocorridas na qualidade do lodo desidratado, assim como a
necessidade de freqüentes recondicionamentos e lavagens das telas dos filtros (inclusive lavagens ácidas).
Para identificação dos problemas, foram realizados testes para verificar a aplicação real de produtos químicos no
lodo e comparar com as informações dadas pelo sistema supervisório, sendo que a dosagem de produto química
prevista pelo projeto é de 30% a 35% de cal e 5% a 10% de cloreto férrico.
Palavras Chave: Tratamento de Esgotos, estabilização química, desidratação de lodo, ETE Parque Novo
Mundo e Condicionamento de Lodo.
INTRODUÇÃO
Foi objeto de estudo a Estação de Tratamento de Esgoto Parque Novo Mundo , localizada na Zona Norte de São
Paulo, na Ligação da Av. Aricanduva com a Rodovia Fernão Dias km 1, tem capacidade nominal de tratamento de
2,5 m3/s em 1ª Etapa, podendo chegar 7,5 m3/s em 3ª Etapa.
A respectiva Estação conta com um Sistema Convencional de Tratamento de Esgotos por Lodos Ativados. No
processo de tratamento primário existem instaladas peneiras rotativas em substituição aos decantadores primários, e
no tratamento do lodo não há digestão anaeróbia, sendo que a estabilização do lodo proveniente do adensador por
flotação é feita quimicamente, através da adição de cloreto férrico e cal.
O presente trabalho propõe avaliar o sistema de aplicação de produtos químicos atualmente instalado na fase sólida
da Estação de Tratamento de Esgoto Parque Novo Mundo, tendo em vista as oscilações ocorridas na qualidade do
lodo desidratado, assim como a necessidade de freqüentes recondicionamentos e lavagens das telas dos filtros
(inclusive lavagens ácidas).
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A dosagem recomendada é de 30% a 35% de cal e 5% a 10% de cloreto férrico, sendo que o consórcio adotou a
aplicação de 37% de cal e 8% de cloreto férrico.
O controle de aplicação do cloreto férrico é feito através da variação da rotação da bomba, cuja vazão é ajustada
pela sua curva. Não existe instalado nenhum instrumento de medição de vazão.
No controle de aplicação de cal, o projeto inicial utilizava como controlador de dosagem de cal, um densímetro online, porém ocorriam muitas falhas, então adaptou-se o sistema para utilização do método gravimétrico, ou seja, a
dosagem de cal necessária é ajustada pela velocidade da esteira do extintor de cal.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para identificação dos problemas relacionados, foram realizados testes para verificação de aplicação de produtos
químicos (cal e cloreto férrico) na fase sólida e de resistência específica do lodo estabilizado.
Os testes de verificação de aplicação de cloreto férrico foram realizados através de medições de vazão instantânea
em campo e comparadas com as leituras obtidas no sistema supervisório. Atualmente o sistema de aplicação de
cloreto férrico é efetuado através da variação da rotação da bomba dosadora que está intertravado com o sistema
supervisório da fase sólida.
O sistema de aplicação de cal previsto em projeto, utilizava como controle, a leitura de densidade do leite de cal e a
variação da rotação da bomba dosadora. Em função da especificação inadequada do instrumento de controle
(densímetro), optou-se pela substituição da forma de controle, sendo adotado o método gravimétrico.
Os testes de verificação de cal visavam a comparação entre:
- dosagem estimada no sistema supervisório;
- dosagem aplicada em campo através da determinação da concentração do leite de cal;
- dosagem aplicada em kg/h indicadas no supervisório;
Com relação a aplicação de Cal observou-se grandes variações entre a dosagem estimada pelo supervisório e a
dosagem aplicada em campo.
Com base nos dados obtidos, foi possível relacionar as oscilações da qualidade do lodo desidratado gerado com as
variações nas dosagens de produtos químicos, e também relacionar o problema de colmatação das telas com as
dosagens excessivas de cal aplicadas em determinados momentos.
Realizou-se também testes de resistência específica do lodo estabilizado com o objetivo de verificar se está
relacionado com os testes de CST (teste de capilaridade), visando sua aplicação para monitoramento da estabilização
do lodo, devido a sua facilidade operacional e menor tempo de resposta. O teste de resistência específica é aplicável
ao monitoramento da dosagem, entretanto, sua realização demanda maior tempo.
TESTE PARA VERIFICAÇÃO DA DOSAGEM DE CLORETO FÉRRICO.
Material:
- um recipiente de 8L aferido com uma proveta;
- um cronômetro.
Procedimento:
No tanque de reação foram efetuadas medições de hora em hora do tempo de enchimento do recipiente, e assim
determinar a vazão instantânea de cloreto férrico. Simultaneamente foram registradas a vazão e o RT do lodo
flotado.
No momento das medições, a bomba era colocada para operar em manual para evitar possíveis oscilações e, para
cada medição foram feitas três cronometragem consecutivas, para obtenção de dados mais precisos.
As vazões instantâneas obtida foram comparadas com a vazão indicada no supervisório, em campo e com a pré
determinada pelo consórcio.
2
RESULTADOS
A tabela 1 apresenta os resultados dos teste efetuados em campo para aplicação de cloreto férrico. Foi possível
observar que com o sistema atual de dosagem de cloreto férrico, houve pouca variação comparando-se a aplicação
em campo e indicada no supervisório, entretanto com a necessidade de ajustes freqüentes na relação rotação e vazão
da bomba.
TABELA 1 – Resultados da aplicação de cloreto férrico no lodo
Aplicação de Cloreto Férrico
Dosagem (%)
15
13
11
9
7
11
:1
4
12
:2
0
13
:2
0
15
:0
0
15
:1
0
16
:2
3
17
:2
3
18
:2
3
19
:2
3
20
:2
3
21
:2
3
22
:2
3
23
:2
3
0:
23
5
Horário
Dosagem em campo (%)
Dosagem pelo supervisório (%)
Aplicação estimada (%)
Figura 1 – Comparação dos resultados obtidos no teste para cloreto férrico
TESTE PARA VERIFICAÇÃO DA DOSAGEM DE CAL.
Material:
- recipiente para coleta do cal na saída da esteira;
- cronômetro;
- balança;
- recipiente de 10L aferido com uma proveta;
- densímetro;
- proveta de 250 ml;
- bureta de 50 ml;
- erlenmeyer de 250 ml;
- ácido clorídrico 5N;
- fenolftaleína;
3
Procedimento:
No tanque de reação foram efetuadas medições de hora em hora do tempo de enchimento do recipiente, e assim
determinar a vazão instantânea do cal, e coletadas amostras do leite de cal para análise da concentração através da
densidade e titulação. A cada leitura eram registradas a vazão e o RT do lodo flotado.
Simultaneamente foram realizadas medições da quantidade de cal que caía da esteira do extintor em kg/h. Cabe
ressaltar que no momento da leitura a esteira era colocada para operar no manual para evitar oscilações na sua
velocidade.
Estes testes visavam a comparação entre a:
- dosagem estimada no supervisório;
- dosagem aplicada em campo, através da quantidade de cal em kg/h que caía da esteira do extintor e da relação
vazão/concentração (através da densidade e titulação) do leite de cal no tanque de reação;
- dosagem aplicada com os dados de vazão em kg/h, indicados no supervisório.
RESULTADOS
A tabela 2 apresenta os resultados dos teste efetuados em campo para aplicação de cal. Foi possível observar que
houve grandes oscilações de valores.
TABELA 2 – Resultados da aplicação de cal no lodo
TABELA 2 – Resultados da aplicação de cal no lodo (cont.)
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TABELA 2 – Resultados da aplicação de cal no lodo (cont.)
TABELA 2 – Resultados da aplicação de cal no lodo (cont.)
DATA: 07-12-2001 e 08-12-2001
45
Dosagem (%)
40
Dosagem estimada (%)
35
Dosagem através dos dados do
supervisório (%)
30
Dosagem de Cal através da esteira
(%)
25
Dosagem de Cal através da
densidade (%)
20
Dosagem de Cal através da titulação
(%)
15
14:40 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00
1:00
2:00
3:00
Horário
Figura 2 – Comparação dos resultadosobtidos nos testes para cal
5
DATA: 13-12-2001
55
50
Dosagem estimada (%)
Dosagem (%)
45
Dosagem através dos dados do
supervisório (%)
40
Dosagem de Cal através da esteira
(%)
35
Dosagem de Cal através da
densidade (%)
30
Dosagem de Cal através da titulação
(%)
25
20
9:20 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 19:30
Horário
Figura 2 – Comparação dos resultadosobtidos nos testes para cal (cont.)
DATA: 19-12-2001 e 20-12-2001
95
85
Dosagem estimada (%)
Dosagem (%)
75
Dosagem através dos dados do
supervisório (%)
65
Dosagem de Cal através da
esteira (%)
55
Dosagem de Cal através da
densidade (%)
45
Dosagem de Cal através da
titulação (%)
35
3:
00
2:
00
1:
00
0:
00
23
:0
0
22
:0
0
21
:0
0
20
:0
0
19
:0
0
18
:0
0
17
:0
0
25
Horário
Figura 2 – Comparação dos resultadosobtidos nos testes para cal (cont.)
6
DATA: 20-12-2001
Dosagem (%)
93
83
Dosagem estimada (%)
73
Dosagem através dos dados do
supervisório (%)
63
Dosagem de Cal através da
esteira (%)
53
Dosagem de Cal através da
densidade (%)
43
Dosagem de Cal através da
titulação (%)
33
23
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00
Horário
Figura 2 – Comparação dos resultadosobtidos nos testes para cal (cont.)
CONCLUSÃO
Através dos dados obtidos concluiu-se que o lodo estabilizado quimicamente necessita de um controle rigoroso de
aplicação de produtos químicos, visto que variações ocorridas na aplicação de produto químico acarretavam
alterações significativas na qualidade do lodo desidratado e, potencializavam a desestabilização do lodo (diminuição
da capacidade de filtração do lodo).
Observou- se também que a dosagem aplicada de cloreto férrico em campo apresentava pequena variação,
comparando à dosagem indicada no sistema supervisório. Entretanto, para que isto seja possível é necessário
freqüentes ajustes na relação vazão/rotação da bomba no período de testes (um ajuste por dia de teste).
No sistema de cal foi possível observar nos diversos dias de testes efetuados, discrepâncias entre a dosagem
estimada pelo supervisório, a dosagem aplicada pelo ajuste da velocidade da esteira e a dosagem aplicada no tanque
de reação. Haviam grandes oscilações, sendo que as aplicações hora apresentava-se muito acima do recomendado e
hora muito abaixo, não havendo uma relação constante e ou equilibrada entre a aplicação estimada e a dosagem real.
A disparidade nas dosagens está relacionada com a quantidade de cal que cai na esteira do extintor, ou seja, para
uma mesma velocidade da esteira, foram detectados quantidades diferentes de cal em kg/h na saída da esteira.
Associa-se a este fato a variação freqüente na qualidade da torta gerada e a necessidade de lavagens constantes dos
filtros, pois o excesso de cal pode reagir com o oxigênio do ar e formar carbonatos que são insolúveis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
APHA. 1992 Standard Methods for the examination of water and wastewater. 18th ed. APHA/AWWA/WEF
New York P. 1268p.
SABESP, 2001 – Relatório de Acompanhamento Operacional (material não publicado).
SABESP, 2002 – Relatório de Acompanhamento Operacional (material não publicado).
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