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Sistemas de Filtração: Filtro Prensa vs Leito de Secagem

Publicado em 30/05/2017 às 11:04:58

Uma comparação entre filtro prensa e leito de secagem

secagem

O momento de definir um projeto de uma ETE (estação de tratamento de efluentes) é bastante conflitante para o empresário pois o mesmo recebe informações diversas sobre o tema, na maioria das vezes sem nenhum embasamento técnico – econômico e por ser um investimento improdutivo, geralmente a decisão é feita pelo processo com menor custo inicial. Neste trabalho procuramos comparar dois processos de filtração dentre os existentes, o leito de secagem e o filtro prensa.

As perguntas levantadas foram:

  • como cada processo opera?
  • quais os principais problemas encontrados em cada processo?
  • quais as características de cada processos?
  • quais os custos envolvidos em cada processo?
  • qual a geração de lodo de cada processo?

Conceitos

A filtração é o processo de separação mecânica do sólido suspenso e o líquido existente com auxílio de um material poroso. O material a ser filtrado é chamado suspensão, o líquido que passa pelo meio filtrante (areia, tecido, etc.) é chamado de filtrado e o material sólido remanescente no meio é chamado de resíduo ou torta.

A filtração é utilizada para desidratar o lodo, isto é, reduzir a umidade final do lodo visando os seguintes objetivos:

  • facilitar o manuseio (coleta e tamboramento) do lodo;
  • tornar o manuseio mais seguro;
  • reduzir o volume de lodo gerado;
  • reduzir o custo de transporte e disposição final do lodo;
  • A torta remanescente no meio filtrante varia em volume de acordo com o processo de filtração utilizado.

LEITO DE SECAGEM

É um dos processos de desidratação de lodo mais antigos que se conhece, a redução da umidade acontece naturalmente através de drenagem e evaporação do líquido. Geralmente é utilizado em indústrias pequenas e médias com grande disponibilidade de área de terreno e que geram pouco lodo no processo de tratamento. Seu custo de implantação é baixo.

Os leitos de secagem são tanques construídos em alvenaria ou concreto com fundo inclinado, direcionando os líquidos filtrados para uma rede de drenagem. Sobre o fundo, é construído um filtro em geral de areia e brita, o qual são colocados tijolos rejuntados com areia grossa o que permitirá a retirada do lodo filtrado sem danificar a camada filtrante.

A drenagem dos líquidos é realizada pelo fundo dos tanques, sendo captados e enviados novamente à Estação de Tratamento de Efluentes. É necessário uma boa ventilação para controlar a umidade e otimizar a taxa de vaporização e cobertura com telhas transparentes de fibra de vidro, para impedir a precipitação pluviométrica sobre os leitos e não retardar o tempo de secagem previsto.

A camada de lodo no leito de secagem deve ser entre 25 a 30 cm, lâminas mais espessas dificultam a liberação de umidade para a atmosfera, em conseqüência apenas a parcela superior da camada estará convenientemente desidratada. De modo geral, e em condições favoráveis (temperatura e vento, após 20 a 40 dias pode-se obter um teor de umidade de cerca de 75%, porém geralmente os resultados encontrados mostram um lodo com teor de umidade superior a 85% o que dificulta o manuseio. Geralmente é necessário a utilização de mais de um leito para permitir rotatividade na desidratação.

Lodos contendo óleos e graxas obstruem os poros dos leitos rapidamente e com isso retardam ainda mais a drenagem e desidratação.

Após a desidratação o lodo é coletado com uma pá e armazenado em sacos plásticos dentro de tambores. Deve-se então proceder a limpeza do leito de secagem removendo os fragmentos de lodo seco e vegetação germinadas e desenvolvidas nas juntas, recompor e nivelar os tijolos e areia, e após a limpeza deve-se manter o leito 3 dias sem utilização.

PRINCIPAIS PROBLEMAS

A demora da retirada de lodo em virtude de chuvas gera graves transtornos às estações impedindo descartes normais de decantadores ou adensadores provocando a saída de efluente com arraste de sólidos. Isto ocorre quando a acumulação de lodo aumenta consideravelmente, diminuindo o tempo de retenção previsto no projeto.

Em função a alta carga orgânica geralmente há ocorrência de odores e atração de insetos e pequenos animais roedores que podem ser nocivos à saúde.

A curto prazo serão colocadas em prática regulamentações que taxarão resíduos estocados e não permissão de disposição ou coprocessamento o que aumentará ainda mais seu custo mensal.

FILTRO PRENSA

É o processo de desidratação do lodo mais utilizado pelas indústrias por ser um processo rápido tanto na manipulação quanto no armazenamento.

O filtro prensa é constituído por uma série de placas verticais quadradas côncavas, isto é mais espessas nas bordas do que na parte central, formando quando estão unidas um vazio (câmara) entre o qual é acumulado o lodo.

Sobre a superfície das placas são colocados os elementos filtrantes (tecidos, papéis etc) que reterão os sólidos,

A drenagem dos líquidos filtrados é feita através das ranhuras das placas.

Este sistema de filtração é feito por batelada, na qual primeiro as placas são comprimidas junto ao tecido filtrante por um pistão hidráulico, para depois o lodo ser bombeado a alta pressão forçando a passagem do líquido pelo meio filtrante, ficando os sólidos retidos nos espaços entre as placas. O líquido filtrado é direcionado às ranhuras das placas e através de dutos são conduzidos novamente à Estação de Tratamento Efluentes.

Durante o processo, o material particulado fica retido nas câmaras e o preenchimento das camadas faz com que a perda de carga seja alterada comprimindo e desidratando o sólido, esta condição aliada a redução da vazão do filtrado determinam o período do ciclo. Nesse instante a alimentação é interrompida e procede-se à secagem opcionalmente com o ar comprimido, dando início a descarga de tortas com teor de umidade de 35 a 60% de acordo com as características do lodo tratado.

Após a despressurização do filtro e secagem da torta, as placas são separadas manual ou automaticamente e por gravidade as tortas caem através de um funil para os tambores, caçambas, big bags ou qualquer outro recipiente de coleta, para a armazenagem e posterior disposição final.

O ciclo de filtragem é realizado por bombeamento, pressurização, secagem com ar (opcional) comprimido e descarga, sendo que a desidratação o lodo é feita nas três primeiras etapas do ciclo. O tempo de filtração é variável dependendo de parâmetros de:

  • granulometria dos sólidos;
  • porcentagem de sólidos;
  • temperatura do lodo;
  • tipo de floculante / redutor de pH utilizado.

PRINCIPAIS PROBLEMAS

Este processo só pode ser utilizado em operações por bateladas.

Aspecto técnico-econômico 

QUADRO COMPARATIVO

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1 kg decantado – considerando densidade 1

Antes de definir qual o projeto ideal para a estação de tratamento deve-se avaliar a quantidade de resíduo gerado em cada processo, os custos com o investimento e os custos operacionais incidentes sobre cada tipo de filtração. O investimento inicial para a aquisição de um filtro prensa geralmente é maior que a construção de um leito de secagem enquanto os custos operacionais do filtro são significativamente menores que do leito de secagem.

Os custos envolvidos para a construção de um leito de secagem são: mão de obra, areia, aço para estrutura, cimento, cal, blocos e impermeabilizante para a caixa de alvenaria. Telha transparente e material para a cobertura e estrutura, areia e brita para a drenagem e tijolos e elemento filtrante para a separação. O tamanho do leito de secagem depende da quantidade de lodo gerado e da umidade que se deseja retirar do lodo. Quanto maior a quantidade de lodo gerado maior será o custo da construção, porém menor o custo por kg filtrado. Em caso de aumento na geração de lodo, é necessário a construção de novos leitos.

Assim como no leito de secagem, o tamanho e o valor do filtro prensa são maiores quanto maior for o volume de lodo gerado, porém não na mesmo proporção e menor é o custo por kg filtrado. Assim um pequeno aumento no custo do filtro equivale a um grande aumento no volume a ser filtrado.

Os custos operacionais envolvidos nos processos de filtração geralmente são a troca do meio filtrante, mão de obra do operador, destinação/armazenamento do lodo. No exemplo abaixo foram levantados dados para tratamento de 9000 L/dia resultando em 1800 L/decantados com 5% de sólidos igual a 90 kg/dia de sólidos secos.

quadro2

Nilson R. Queiroz
Eng. químico especialista em tratamento de efluentes, diretor da Tecitec
 
Julio Valenzuela
Eng. químico autor do livro  “Tratamento de Efluentes em indústrias galvânicas”
 
Colaboradores
Renato Marne e Luciana Benetton Dias da Silva
 
Revista Tratamento de Superfícies 97 – Setembro/Outubro – 1999

Fonte: Tecitec.


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