Caracterizacao_do_lodo_de_ETA

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CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO LODO CENTRIFUGADO DA ESTAÇÃO 
DE TRATAMENTO DE ÁGUA PASSAÚNA – CURITIBA / PR 
PORTELLA, K.F.; ANDREOLI, C.V.; HOPPEN, C.; SALES, A. BARON, O. Caraterização físico-química 
do lodo centifugado da estação de tratamento de água Passaúna – Curitiba – Pr. 22º CONGRESSO 
BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA AMBIENTAL. Joinvile, 2003. 
 
Kleber Franke Portella 
Bacharel em Química, Mestre em Ciências (ITA), Doutor em Ciências (USP), Pesquisador do LACTEC. 
 
Cleverson V. Andreoli(1) 
Eng. Agrônomo, Mestre em Solos e Doutor em Meio Ambiente e Desenvolvimento (UFPR), Professor 
da UFPR e da FAE Business School, Gerente de Pesquisa da Companhia de Saneamento do Paraná – 
SANEPAR. 
 
Cinthya Hoppen 
Engenheira Química (PUC), Especialista em MBA em SGA (PUC), Mestranda de Engenharia de 
Recursos Hídricos e Ambiental – UFPR, Bolsista CAPES. 
 
Almir Sales 
Engenheiro Civil, Mestre em Arquitetura (USP), Doutor em Engenharia Civil (USP), Professor da 
UFSCAR. 
 
Orlando Baron 
Químico, Mestre em Engenharia de Materiais, Pesquisador do LACTEC. 
 
 
Endereço (1): GECIP / SANEPAR. Rua Engenheiro Rebouças, 1376. Rebouças. CEP: 80215-900. 
Curitiba / PR – Brasil. Telefone: +55(41) 330-3238 Fax: +55(41) 333-9952. E-mail: 
c.andreoli@sanepar.com.br 
 
 
RESUMO 
 
As Estações de Tratamento de Água geram um resíduos nos decantadores denominado lodo de ETA. 
Os órgãos ambientais estão exigindo a definição de alternativas adequadas de disposição final. Para 
tanto, é necessário conhecer as características do lodo de ETA com a finalidade de dar destino final 
com estas características. Para a caracterização físico-química do lodo de ETA foram utilizados 
amostras de lodo centrifugado da ETA Passaúna de Curitiba – PR em nos meses de julho e agosto. 
Foram determinados umidade, pH, análise de perda ao fogo, difração de raio X (DRX) e análise 
química por fluorescência de raio X e espectofotometria de absorção atômica. Observou-se que o lodo 
apresentou uma umidade média de 87% e pH de 6,7. Pela análise de perda ao fogo verificou que as 
amostras ficaram em torno de 50% e de DTA os processos foram de reações endotérmicas. Os 
elementos encontrados em maior quantidade pelas análises químicas e de raio X, foram o alumínio 
com 20,80%, sílica com 12,75% e ferro com 7,58%. 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: lodo de ETA, caracterização, resíduos de ETA, resíduos sólidos 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
Nos centros urbanos, o abastecimento de água torna-se cada vez mais centrado na qualidade do 
produto a ser distribuído à população. Em contrapartida, a qualidade da água bruta está piorando e 
exige uma maior concentração de produtos químicos aplicados no seu tratamento. Como 
conseqüência, há um significativo aumento nos rejeitos ou lodo, provenientes das Estações de 
Tratamento de Água (ETA), os quais são gerados principalmente nos decantadores. 
 
Pela NBR 10.004 este lodo é classificado como “resíduo sólido”, portanto deve ser tratado e disposto 
conforme exigência dos órgãos reguladores. Há muito tempo, o destino destes resíduos de ETA vinha 
sendo os cursos d’água próximos das estações, no entanto, a crescente preocupação e a 
regulamentação têm restringido ou proibido essa disposição. Esta prática tem sido questionada por 
órgãos ambientais devido aos riscos à saúde e ao meio ambiente. 
 
Para que haja uma alternativa final adequada, é necessário primeiramente conhecer as características 
deste lodo de ETA, visando obter um destino final de acordo com suas características. 
 
 
2. REVISÃO BIBIOGRÁFICA 
 
 
Para transformar a água bruta em água potável para consumo humano, a Estação de Tratamento de 
Água (ETA) utiliza os processo de coagulação, floculação, decantação e filtração, adicionados de 
diversos componentes formando resíduos que serão removidos na por sedimentação e filtração 
principalmente nos decantadores, sendo estes resíduos chamados de lodo de ETA (TSUTIYA; 
HIRATA, 2001). 
 
Segundo Silva e Isaac (2002) o lodo de ETA é caracterizado como um fluído não-newtoniano, 
volumoso e tixotrópico, apresentando-se em estado gel quando em repouso e relativamente líquido 
quando agitado. 
 
Segundo Gradin, Além Sobrinho e Garcia Jr (1993) este lodo de ETA é constituído de resíduos sólidos 
orgânicos e inorgânicos provenientes da água bruta, tais como: algas, bactérias, vírus, partículas 
orgânicas em suspensão, colóides, areias, argila, siltes, cálcio, magnésio, ferro, manganês, etc. Silva, 
Bidone e Marques (2000) complementam a composição dos lodos com hidróxidos de alumínio, em 
grande quantidade, proveniente da adição de produtos químicos e em alguns casos polímeros 
condicionantes utilizados no processo. 
 
As características dos lodos podem variar também em função da tecnologia usada no tratamento de 
água (SARON; LEITE, 2001). Cordeiro (2000) acredita que, além dos parâmetros tradicionais do 
Saneamento, para o lodo de ETA devem ser considerados também a concentração, o tipo e o tamanho 
das partículas. 
 
De acordo com AWWA (1995) o lodo de ETA possui uma característica mais similar aos solos do que 
se comparado com o lodo de esgoto. Neste caso, em geral, o nitrogênio e o carbono orgânico no lodo 
de ETA são mais estáveis, menos reativo e em menores concentrações. 
 
O potencial tóxico dos resíduos de ETAs dependem principalmente do teor de metais presentes, além 
das características físico-químicas e das condições em que estes resíduos são dispostos. 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, 2001b). 
 
Barroso e Cordeiro (2001a) descrevem que alguns metais, como cobre, zinco, níquel, chumbo, cádmio, 
cromo e magnésio e, em especial, o alumínio presente no lodo de ETA possuem ações tóxicas, 
podendo apresentar efeitos positivos ou negativos nas técnicas de tratamento, disposição final e, até 
mesmo, na reutilização destes resíduos. 
 
O teor de sólidos totais varia entre 1.000 a 40.000 mg/L (0,1 a 4%), sendo deste, de 75 a 90% sólidos 
suspensos e 20 a 35% compostos voláteis, apresentando, portanto uma pequena porção 
biodegradável, mas o qual pode ser prontamente oxidável. A massa específica do lodo de ETA varia de 
acordo com as concentrações de sólidos presentes neste, ela pode variar de 1,002 kg/m3 para lodos 
com teor de sólidos de 1%, até 1,5 kg/m3 após processo de desidratação, (RICHTER, 2001). 
 
Durante o processo de tratamento de água são utilizados coagulantes que desestabilizam as partículas 
coloidais, formando flocos com tamanho suficiente para remoção. Geralmente estes coagulantes 
utilizados são sais de ferro e alumínio, que devido as suas cargas desestabilizam as partículas. 
 
Segundo Richter (2001) o lodo proveniente do sulfato de alumínio apresenta uma pequena proporção 
de biodegradabilidade e suas principais características são apresentadas na Tabela 01 abaixo. 
 
TABELA 01: CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE LODOS DE SULFATO DE ALUMÍNIO. 
Sólidos 
Totais (%) 
Al2O3.5H2O 
(%) 
Inorgânicos 
(%) 
Matéria 
Orgânica (%) pH DBO (mg/L) DQO (mg/L) 
0,1 – 4 15 - 40 35 - 70 15 – 25 6 - 8 30 – 300 30 – 5.000 
FONTE: RICHTER (2001) 
 
De acordo com Reali (1999), este lodo de sulfato de alumínio apresenta coloração marrom, com 
viscosidade e consistência que lembram um chocolate líquido, além de possuírem uma difícil 
sedimentação ou flotação em seu estado natural. 
 
Segundo Richter (2001) a aparência do lodo de sulfato de alumínio varia em função da sua 
concentração de sólidos. Para concentrações de 0 – 5%: aparência líquida; 8 – 12%: esponjoso ou 
semi-sólido; e para 18 – 25%: argila ou barro suave. 
 
Cordeiro (2001) analisou o lodo de três ETAs: São Carlos, Araraquara e Rio Claro, podendo observar 
queos valores obtidos representam dados pontuais e existe uma variabilidade quanto à remoção do e 
limpeza dos decantadores, pois na ETA Araraquara o lodo é removido 3 vezes ao dia e nas demais 
acontece o acumulo em tanques. Os parâmetros analisados nestas ETAs e sua variabilidade podem 
ser observados na Tabela 02. 
 
TABELA 02: PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS PARA O LODO DAS ETAS SÃO CARLOS, 
ARARAQUARA E RIO CLARO. 
Parâmetros ETA – São Carlos ETA – Araraquara ETA – Rio Claro 
Conc. de Sólidos (%) 4,68 0,14 5,49 
pH 7,2 8,93 7,35 
Cor (U.C.) 4.300.000 10.650 250.000 
Turbidez (U.T.) 800.000 924 36.000 
DQO (mg/L) 4.800 140 5.450 
Sólidos Totais (mg/L) 58.630 1.620 57.400 
Sólidos Suspensos (mg/L) 23.520 775 15.330 
Sólidos Dissolvidos (mg/L) 32.110 845 42.070 
Alumínio (mg/L) 11.100 (18,93%) 2,16 30 
Zinco (mg/L) 4,25 0,10 48,53 
Chumbo (mg/L) 1,60 0,00 1,06 
Cádmio (mg/L) 0,02 0,00 0,27 
Níquel (mg/L) 1,80 0,00 1,16 
Ferro (mg/L) 5.000 (8,53%) 214 4.200 
Manganês (mg/L) 60,00 3,33 30 
Cobre (mg/L) 2,06 1,70 0,091 
Cromo (mg/L) 1,58 0,19 086 
FONTE: (CORDEIRO,2000) 
 
 
Barbosa et. al. (2000) realizou estudos com lodo de ETAs situadas também nas cidades de Araraquara 
e São Carlos, analisando pH, condutividade, OD, dureza, turbidez, DQO, série de sólidos, metais (Al, 
Cr, Fe, Ni, Pb, Cd, Zn, Mn, Cu) e nutrientes (N e P) nos períodos chuvoso e seco. Neste estudo pode 
ser observado que as variáveis que expressaram a influência do período com chuva foram: pH, 
turbidez, sólidos totais, sólidos suspensos, DQO, nitrogênio e fósforo. No caso dos metais os que 
apresentaram concentrações elevadas foram o alumínio, ferro e manganês, justificado pelo aumento da 
dosagem de coagulantes utilizado devido à água apresentar maiores concentrações de contaminantes 
e materiais proveniente de lavagem dos solos. 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA PASSAÚNA 
 
O Sistema de Tratamento Passaúna é projetado com 4 módulos, contendo em cada um, quatro 
decantadores, seis filtros e um floculador hidráulico, capacitados a tratar um total de 2400 l/s. 
 
Na ETA Passaúna após a captação é adicionada à água sulfato de alumínio passando pelo tanque de 
coagulação com agitação rápida e posteriormente pela floculação com agitação lenta. Após estes 
tanques a água segue para o decantador onde as partículas sólidas decantam e a água clarificada 
passa para a fase de filtração. Após filtrada esta água segue para a câmara de contato com a adição 
de flúor e fosfato para em seguida ser distribuída para a população. 
 
A água de lavagem dos filtros retorna ao processo na fase inicial de tratamento. Nos decantadores, os 
sólidos decantados retidos no fundo seguem para um adensador e passa posteriormente para 
centrífuga decanter, na qual ocorre a aplicação de polímero para melhorar sua eficiência. A fração 
líquida (clarificado) deste processo é descartada e a fração mais seca (lodo) é encaminhada para 
caçambas para a destinação adequada. 
 
COLETA DAS AMOSTRAS 
 
Foram coletadas amostras de lodo centrifugado na Estação de Tratamento de Água Passaúna 
diariamente, no período de 01/07/2002 à 31/07/2002 (Lodo 01) e no período de 01/08/2002 à 
30/08/2002, visando obter as variações físico-químicas deste lodo. 
 
Na Figura 1, é mostrado o lodo da ETA, após processo de centrifugação, onde foram coletadas as 
amostras para análise. 
 
FIGURA 01: LODO CENTRIFUGADO DA ETA PASSAÚNA. 
 
 
ANÁLISE DAS AMOSTRAS DE LODO 
 
Para as duas amostras de lodo de ETA foram determinadas a umidade pelo método gravimétrico, o 
qual consite em pesar a amostra úmida em uma balança e secá- la com o auxílio de uma lâmpada de 
infravermelho até obter peso constante, e o pH com auxílio de um pHmetro segundo a norma ASTM 
4980-89. Detalhes da metodologia adotada e parâmetros analisados no lodo da ETA Passauna estão 
descritos na literatura Portella, Hoppe, Sales e Baron (2002). 
 
A análise de perda ao fogo das amostras foi determinada em equipamento de análise térmica, com 
cadinho de platina aberto sob atmosfera de O2 e N2 e taxa de aquecimento do forno de 10ºC por minuto 
até temperatura de 1000ºC. 
 
Para efetuar a difração de raio X (DRX) das amostras, estas foram realizadas no material in natura 
após secagem em estufa a 110ºC por 12 horas e após calcinadas à temperatura de 700ºC por 
aproximadamente 3 horas, sendo posteriormente analisadas, utilizando radiação Cu K∝ λ=1,54184 Α, 
tensão = 40 kV, corrente = 40 mA, varredura 2θ=5 a 90º - tamanho do passo: 0,020 - tempo do passo 
1,00s - velocidade de varredura: 0,020º /s. Já para a análise química foram confeccionadas pastilhas 
de vidro contendo as amostras, sendo estas analisadas pelo equipamento de fluorescência de raio X. 
As análises dos elementos Fe, Si, e Al foram efetuadas por espectofotometria de absorção atômica 
com atomização em chama em um espectofotômetro de absorção atômica. 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
A umidade do lodo centrifugado da ETA Passaúna está em tono de 87% e seu pH varia de 6,4 a 7. Na 
Tabela podem ser encontrados os valores para as amostras de lodo. Nenhum comparativo foi realizado 
entre o lodo da ETA Passauna e a literatura pelo motivo de que os lodos utilizados na literatura são in 
natura os dados obtidos na Passauna são de lodo centrifugado. 
 
TABELA 03: RESULTADOS DO TEOR DE UMIDADE E PH DAS AMOSTRAS DE LODO. 
Amostra Teor de Umidade (%) PH 
Lodo 01 87,5 7,02 
Lodo 02 86,4 6,46 
 
 
Os principais elementos detectados pela análise química no Lodo 01 foram: Al2O3 com 23,62%, SiO2 
com 14,10% e Fe2O3 com 8,39%. No Lodo 02, os principais elementos encontrados foram os mesmos, 
variando apenas suas porcentagens: 20,80% de Al2O3, 12,75% de SiO2 e 7,58% de Fe2O3, como pode 
ser observado na Tabela 04. 
 
Comparando os valores obtidos com o lodo da ETA Passauna e os lodos das ETAs São Carlos, 
Araraquara e Rio Claro, observa-se que os valores de alumínio e ferro encontrados, 22,21% e 7,98% 
respectivamente, estão bem próximos ao da literatura (18,93% e 8,53%). 
 
TABELA 04: ANÁLISE QUÍMICA POR FLUORESCÊNCIA DE RAIO X E ESPECTOFOTOMETRIA DE 
ABSORÇÃO ATÔMICA. 
Elementos (%) Lodo 01 Lodo 02 
SiO2 * 14,10 12,75 
Al2O3* 23,62 20,80 
TiO2 0,35 0,68 
Fe2O3* 8,39 7,58 
MgO 0,15 0,42 
CaO 0,33 0,36 
Na2O <0,02 0,10 
K2O 0,11 0,27 
P2O5 0,34 0,69 
Outros elem. não detectados 3,60 5,23 
* Elementos analisados por espectofotometria de absorção atômica com atomização em chama 
 
Na perda ao fogo, obtida pela análise termogravimétrica, as duas amostras ficaram em torno de 50%. A 
amostra de Lodo 01 obteve 49,01% e a amostra de Lodo 02 foi de 51,12%. 
 
Na Figura 02 é mostrada a análise térmica diferencial (DTA) para as duas amostras de lodo, após 
secagem a 110º C por 24 horas. Verifica-se que a amostra de Lodo 02 apresenta na faixa de 
temperatura entre 20 e 200ºC, um pico endotérmico, maior que a amostra de Lodo 01, isto pode ser 
atribuído a absorção de umidade do ambiente, uma vez que esta amostra ficou guardada por um 
período maior que a amostra Lodo 02, após a secagem à temperatura de 110ºC. Na faixa de 
temperatura compreendida entre 340 ºC e 400 ºC é verificado um processo de reação endotérmica 
para a amostra de Lodo 01 o que não é verificado para o Lodo 02, podendo ser atribuído a este 
processo a desidratação dos materiais argiloso ou decomposição de material carbonático presentes no 
Lodo 01. 
 
0 200 400 600 800 1000
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0 200 400 600 800 1000
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
 Lodo 02
D
TA
 / 
µV
/m
g
Temperatura / °C
 Lodo 01
 
 
 
 
FIGURA 02: ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL 
 
O difratograma da amostra seca, sem calcinação à 700ºC, não apresentou picos característicos de fase 
cristalina, mostrando que o material obtido é amorfo. Sendo, portanto, necessário a calcinaçãodeste. 
 
Nas Figuras 3 a 5 são apresentados os difratogramas da amostra de Lodo 01 juntamente com os 
padrões ICDD (International Centre for Diffraction Data) 38-0471 (Al2SiO5) e 15-0776 (Al6Si2O15), 
padrão ICDD 11-0252 (SiO2) e padrão ICDD 13-0534 (Fe2O3) e 45-1206 (Al0,3Fe2Si0,7). 
 
 
FIGURA 03: DIFRATOGRAMA COM PADRÃO ICDD 38-0471 (AL2SIO5) E 15-0776 (AL6SI2O15). 
 
FIGURA 04: DIFRATOGRAMA COM PADRÃO ICDD 11-0252 (SIO2). 
 
 
 
FIGURA 05: DIFRATOGRAMA COM PADRÃO ICDD 13-0534 (FE2O3) E 45-1206 (AL0,3FE2SI0,7). 
 
Como pode ser observado pelos diagramas, os elementos encontrados no lodo de ETA, em maior 
quantidade, são o Al, Si e Fe, também determinados pela análise de fluorescência de raio X e 
espectofotometria de absorção atômica. A presença destes elementos é justificada pelo uso do 
coagulante de sulfato de alumínio no tratamento de água e pela própria composição da água, a qual 
contém materiais em suspensão, como por exemplo a areia e materiais argilosos. 
 
 
5. CONCLUSÕES 
 
Com este trabalho pode-se observar que as característica do lodo da ETA Passaúna não variaram 
entre os meses analisados, mostrando que pode haver uma estabilidade destas características. 
 
O lodo apresentou umidade em torno de 87% e pH de 6,7. Pelas análises químicas e DRX, foi 
detectado que os elementos com maior predominância são o alumínio, sílica e ferro, sendo o alumínio 
em maior quantidade com 22,8% e os demais 13,42% e 7,98%, respectivamente, coincidentes com os 
valores encontrados na literatura. Estas concentrações elevadas ocorrem devido ao uso do sulfato de 
alumínio como coagulante e pelo próprio material presente na água bruta, como por exemplo ao 
materiais argilosos e a sílica da areia. 
 
Pela análise ao fogo pode-se observar que as amostras ficaram em torno de 50%,e pela análise de 
DTA o lodo apresentou processos de reação endotérmicas, previstos pela umidade do sistema do 
sistema e descarbonatação. 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
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