Resumo

As estações de tratamento de esgoto (ETEs) têm por finalidade remover as impurezas presentes nos efluentes. No entanto, esses processos de tratamento geram resíduos, tais como o lodo e a escuma. O gerenciamento desses materiais pode representar mais da metade dos custos operacionais de uma planta. Por isso, alternativas para o manejo e a disposição final vêm sendo discutidas no setor de saneamento. A secagem térmica é uma técnica que promove a higienização e a redução do volume dos materiais, porém a quantidade de água influencia no processo de secagem desses materiais. A curva de secagem é importante para avaliar a forma com que a fração de massa perde umidade ao longo do processo de aquecimento de um determinado material. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi determinar experimentalmente as curvas de secagem do lodo e da escuma provenientes do tratamento anaeróbio do esgoto doméstico em dois diferentes patamares térmicos, com o intuito de auxiliar na compreensão e na otimização de processos de secagem térmica. Para a determinação da curva de secagem, utilizou-se um medidor de umidade termogravimétrico operando a 103 °C e a 140 °C. As curvas de secagem e taxas de variação dos teores de sólidos totais em função do tempo de secagem para o lodo e para a escuma apresentaram comportamento similares e relação de sólidos fixos e sólidos voláteis semelhantes, pois ambos os materiais são provenientes do mesmo processo de tratamento de efluentes. Além disso, as curvas de secagem mostraram que os tempos de secagem são dependentes da temperatura e que a 140 °C a secagem apresentou ser mais rápida que a 103 °C. Assim, em processos que possuem elevada quantidade de lodos e escumas destinados para a secagem térmica, um aumento na temperatura pode ser interessante para reduzir o tempo de secagem, desidratar uma maior quantidade de material e, por sua vez, facilitar o manejo e a disposição final desses resíduos.

Introdução

As estações de tratamento de esgoto (ETEs) têm por finalidade remover impurezas presentes nos efluentes que nelas chegam e assim produzir efluentes com características que respeitem a qualidade do corpo hídrico receptor, a capacidade de autodepuração do rio e os requisitos legais outorgados (ANDRADE; NETO; CAMPOS, 1999). Esses processos geram, no entanto, resíduos, tais como o lodo e a escuma que precisam ser gerenciados adequadamente em prol da saúde pública e da conservação do meio ambiente.

O gerenciamento desses materiais pode representar mais da metade dos custos operacionais de uma ETE e está vinculada a qualidade de esgoto a ser tratado, tipo de tratamento, processamento e destinação final (FERNANDES et al., 2001). Por isso, nos últimos anos, alternativas para o manejo e para a disposição final de lodos e escumas vêm sendo discutidas no setor de saneamento.

A secagem térmica tem sido apontada como a técnica capaz de otimizar rotinas e minimizar custos operacionais inerentes ao gerenciamento desses materiais. Isso porque essa técnica promove simultaneamente a redução do volume e a higienização dos materiais, dispensando o uso de produtos químicos (POSSETTI et al., 2015).

Segundo Von Sperling e Gonçalves (2001), a quantidade de água nos sólidos influenciam as propriedades mecânicas, o manuseio, o volume e a disposição final de lodos e escumas. A água contida nesses materiais pode ser dividida nas seguintes classes, em função da facilidade de separação: água livre, água intersticial, água superficial ou vicinal e água de hidratação ou intracelular (CHEN et al., 2006; VAXELAIRE; CÉZAC, 2004; VON SPERLING; GONÇALVES, 2001).

A água livre não está associada aos flocos dos materiais e pode ser facilmente removida por gravidade (adensamento, flotação). A água intersticial, por sua vez, é a parcela de água que fica presa dentro de fendas e espaços intersticiais dos flocos, podendo se tornar água livre se o floco for destruído por força mecânica, pois as partículas estão unidas fisicamente por forças capilares. Já a água superficial ou vicinal refere-se a água presa à superficie das partículas por adsorção e adesão, podendo ser removida por força mecânica ou pelo uso de floculante, sem que ocorra a ruptura do floco. Por fim, a água de hidratação ou intracelular é a água ligada quimicamente às partículas de lodos ou escumas. Como essa água faz parte da fase sólida só pode ser removida por processos térmicos que promovam uma mudança no estado de agregação da água, ou seja, por meio de processos específicos de secagem (CHEN et al., 2006; VAXELAIRE; CÉZAC, 2004).

Segundo Chen et al. (2006), a água que pode ser removida por processos de desidratação mecânica é denominada água livre e a água que permanece é chamada de água ligada. A água livre inclui verdadeiramente as águas livre e intersticial e uma parcela da água superficial, enquanto que a água ligada inclui a água intracelular e uma parcela da água superficial.

Luo et al. (2013) avaliaram as características da secagem térmica de lodos desidratados em digestores anaeróbios por meio de um analisador termogravimétrico. Os autores consideraram que a evaporação da umidade foi dividida em etapas, sendo a primeira etapa a da taxa de evaporação constante, onde a água livre foi reduzida. Na segunda etapa ocorreu a evaporação da água intersticial. Já na terceira etapa, a água da superfície foi perdida assim que a água intersticial foi evaporada completamente.

Cabe destacar, contudo, que os dados de curvas de secagem para lodos e escumas são pouco citados na literatura, o que mostra a necessidade de estudos sobre o assunto. A forma como ocorre a perda de umidade desses materiais, o tempo de secagem adequado em diferentes temperaturas e as vantagens quando se aplica uma temperatura mais elevada para a secagem dos materiais podem ser verificados por meio de curvas de secagem. Para tanto, deve-se considerar a faixa de teor de sólidos totais que se pretenda atingir ao final da secagem, pois dependendo do destino a ser dado aos lodos e escumas, não é necessário a secagem total dos materiais.

Diante do exposto, o levantamento de dados experimentais referente à curvas de secagem de lodos e escumas é importante para avaliar a forma com que a fração de massa desses materiais perde umidade ao longo do processo de aquecimento, auxiliando na compreensão e na otimização de seus processos de secagem térmica.

Autores: Karina Kriguel; Gustavo Rafael Collere Possetti e Karen Juliana do Amaral.