Livro Compostagem

8/7/2019 Livro Compostagem

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PROSAB - programa de Pesquisa em saneamento Bsico

MANUAL PRTICO PARA A COMPOSTAGEM DEBIOSSLIDOS

UELUniversidade Estadual de Londrina

FINEP Financiadora de Estudos e ProjetosCNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e TecnolgicoMCT Ministrio da Cincia e TecnologiaCEF Caixa Econmica Federal


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FINEP Financiadora de Estudos e Projetos

PresidenteLourival do Carmo Mnaco

DiretoriaCelso Alves da CruzLeila Miragaia MatzHugo Tulio Rodrigues

Grupo Coordenador PROSAB

inserir

Coordenao Nacioanl da Rede Tema IV- Edital 01/96

Fernando Fernandes - Universidade Estadual de Londrina

Universidade Estadual de Londrina

ReitorJackson Proena Testa

Coordenador de Pesquisa e Ps GraduaoIvan Frederico Lupiano Dias

Diretor do Centro de Tecnologia e UrbanismoAntonio Carlos Zani

Chefe do Departamento de Construo CivilPaulo Roberto de Oliveira


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AUTORES

FERNANDO FERNANDESSANDRA MRCIA CESRIO PEREIRA DA SILVA

EQUIPE TCNICA

FERNANDO FERNANDES - Coordenador Tcnico-CientficoUniversidade Estadual de Londrina [email protected]

SANDRA MRCIA CESRIO PEREIRA DA SILVAUniversidade Estadual de Londrina- [email protected]

VANETE SOCCOLUniversidade Federal do Paran

MARIO MIYASAWAInstituto de Pesquisas Agronmicas do Paran

MARIA DE FTIMA MEZALIRA BLOCHBolsista RHAE-CNPq / PROSAB

GISSELMA APARECIDA BATISTABolsista CNPq - AP / PROSAB

LUCIANA LZZARO MANGIERIBolsista CNPq - AT / PROSAB

APOIO ADMINISTRATIVO

MARIA APARECIDA DA SILVA PIRES DE LIMACELSO MARTINS DA SILVA


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SUMRIO

APRESENTAO

CAPTULO 1. FUNDAMENTOS DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM APLICADO

AO TRATAMENTO DE BIOSSLIDOS1.1. O problema do biosslido no saneamento e a alternativa decompostagem

1.2. Fundamentos bsicos do processo de compostagem1.3. Parmetros fsico-qumicos do processo de compostagem

1.3.1. Aerao1.3.2. Temperatura1.3.3. Umidade1.3.4. Relao C/N1.3.5. Estrutura1.3.6. pH

CAPTULO 2. TIPOS DE BIOSSLIDOS GERADOS E RESDUOSESTRUTURANTES

2.1. Sistemas de tratamento de esgotos e tipos de biosslidos gerados2.2. Processamento do lodo

2.2.1. Desidratao natural2.2.2. Sistemas de desidratao mecnicos

2.3. Resduos estruturantes

CAPTULO 3. CONTAMINANTES DOS BIOSSLIDOS3.1. Metais pesados

3.2. Microrganimos patognicos3.3. Compostos orgnicos txicos

CAPTULO 4. SISTEMAS DE COMPOSTAGEM4.1. Sistema de leiras revolvidas (Windrow)4.2. Sistema de leiras estticas aeradas4.3. Sistemas de reatores biolgicos

4.3.1. Reatores de fluxo vertical4.3.2. Reatores de fluxo horizontal4.3.3. Reatores de batelada

4.4. Vantagens e desvantagens dos sistemas

CAPTULO 5. CONSIDERAES SOBRE A OPERAO DA USINAS DECOMPOSTAGEM

5.1. Caractersticas das ETEs e tipos de lodo gerado5.2. Resduo estruturante5.3. Aerao5.4. Balano de massa5.5. Instalaes de apoio


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5.6. Equipamentos necessrios5.7. Escolha do local e impactos ambientais5.8. Levantamento de mercado

CAPTULO 6. CONSIDERAES SOBRE A OPERAO DA USINA

6.1. Controle de qualidade dos resduos a serem compostados6.2. Procedimentos e controle do processo de compostagem6.3. Controle de qualidade da maturao e dos produtos finais

6.3.1. Maturao6.3.2. Beneficiamento do composto6.3.3. Qualidade e segurana do produto final

CAPTULO 7. POSSIBILIDADES DE USO DO COMPOSTO

CAPTULO 8. ASPECTOS LEGAIS, INSTITUCIONAIS E MERCADOLGICOS8.1. Responsabilidade da empresa de saneamento

8.2. Necessidade de aes interinstitucionais8.3. Licenciamento ambiental e estudos de impacto ambiental8.4. Normas a serem observadas8.5. Aspectos mercadolgicos

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS


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APRESENTAO

Este manual mais um produto do sistema de redes cooperativas de pesquisa implantadasatravs do PROSAB - Programa de Pesquisa em Saneamento Bsico , por iniciativa daFINEP, CNPq, MCT, CEF, SEPURP e com o apoio de vrias Universidades e Entidades

ligadas ao saneamento e meio ambiente no Brasil.A questo da gesto dos lodos produzidos em estaes de tratamento de gua e esgotossanitrios, foi tratada pelo tema IV do programa de pesquisa e agregou as Universidadesde Londrina, USP-So Carlos, Universidade Federal do Esprito Santo, SANEPAR -Companhia de Saneamento do Paran e TECPAR - Instituto de Pesquisas Tecnolgicas doParan.

O termo biosslido est sendo proposto pela WEF- Water Environmental Federation paradesignar o resduo produzido por estaes de tratamento de esgotos sanitrios domsticos,quando ele utilizado de forma til. O lodo compostado ter uma aplicao til, portanto,

este manual utiliza indistintamente as palavras lodo e biosslido no texto, por entender quea nova nomenclatura dever ter um perodo de transio para se consolidar.

Dentre as alternativas de aproveitamento dos biosslidos , a reciclagem agrcola particularmente adequada ao Brasil, pois pode ser implementada com baixo custo,segurana sanitria e excelentes resultados agronmicos. A reciclagem agrcola dosbiosslidos, realizada dentro de critrios seguros, contribui para fechar o ciclo ecolgicodos nutrientes retirados do solo pela agricultura, melhorar a resistncia eroso das terrasagricultveis e para a implantao de mtodos sustentveis de produo agrcola.

Dentre as alternativas de tratamento do lodo para esta finalidade, a compostagem uma

tecnologia privilegiada, por permitir o processamento integrado de vrios resduos urbanose agroindustriais, bem como a produo de um insumo de alta qualidade agronmica,sanitriamente seguro e de boa aceitao no mercado.

Na falta de uma legislao especfica sobre Normatizao do tratamento e uso dosbiosslidos, so feitas referncias s Normas Internacionais e Proposta de NormaTcnica da SANEPAR. Esta companhia de saneamento reuniu, a partir de 1992, em umprograma de pesquisa, mais de 60 pesquisadores de vrias Instituies , o que resultou emconhecimentos consistentes sobre este tema .Por esta razo, ainda que provisoriamente,foram indicados os parmetros fixados por esta proposta de norma

No tarefa fcil transformar dados de experimentos cientficos especficos, em um manualcujo objetivo divulgar de forma direta , simplificada e resumida as diretrizes bsicaspara a implantao de um sistema de compostagem de biosslidos. Com esta finalidade, osautores laaram mo de sua experincia em pesquisas sobre compostagem que se iniciaramna dcada de 80, anotaes de visitas tcnicas a sistemas instalados no Brasil e em outrospases e certamente dos resultados das pesquisas desenvolvidas no mbito do PROSAB.As crticas sero muito bem vindas e devem ser endereadas diretamente aosorganizadores do manual.


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Captulo 1 - FUNDAMENTOS DO PROCESSO DE COMPOSTAGEMAPLICADO AO TRATAMENTO DOS BIOSSLIDOS

1.1 - O problema dos biosslidos no saneamento e a alternativa de compostagem

Aps a utilizao da gua potvel e sua consequente transformao em esgoto, asestaes de tratamento concentram a poluio remanescente no lodo, antes de devolver natureza os efluentes tratados. O lodo , portanto, o ltimo resduo do ciclo urbano dagua.

Quando o lodo produzido no sistema de tratamento de esgotos sanitrios utilizado deforma til, ele pode ser denominado Biosslido, como preconiza a WaterEnvironmental Federation (WEF).

O lodo de esgoto um resduo slido de composio varivel , rico em matria orgnica, que separado da fase lquida nos processos de tratamento atravs da decantao ouda flotao. Em sistemas aerados , a mdia de produo de 17,5 Kg/ano de lodo secopor equivalente habitante , ou seja , 23.979 Kg/dia de lodo pastoso, com 20% de matriaslida, para cada 100.000 habitantes . Em termos comparativos, pelos padres brasileiros, esta produo diria de lodo representa em peso, 39% do lixo urbano produzido porestes mesmos 100.000 habitantes.

medida em que as redes de coleta de esgoto so ampliadas e so implantadas novasestaes de tratamento , a produo de lodo aumenta. A melhoria da eficincia dos

tratamentos de guas residurias tambm contribui para aumentar a produo de lodo,pois existe uma relao entre o grau de tratamento e a quantidade de lodo produzido. Acorreta gesto deste resduo , portanto, um problema ambiental e sanitrio relevante eque, segundo alguns autores, chega a representar at 60% do custo operacional de umaETE.

As principais alternativas de tratamento e destino final de lodos de esgoto (Tabela 1.1)incluem sua disposio em aterros sanitrios, incinerao , disposio ocenica, e vriasformas de disposio no solo , tais como a recuperao de reas degradadas, uso comofertilizante em grandes culturas, reflorestamento e land farming . Destas alternativas, adisposio ocenica foi proibida nos Estados Unidos e alguns pases da Europa. Adisposio em aterros, embora bastante utilizada, sofre cada vez maiores restries, taiscomo a da Diretiva da Comunidade Econmica Europia , que probe a disposio deresduos slidos em aterros a partir de 2.002 , com exceo dos chamados resduosltimos ( teor de matria orgnica e gua menor que 5%) .


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Tabela 1.1 - Exemplos de alternativas de destino final para o lodo de esgoto praticadasem alguns pases da Europa e dos Estados Unidos.

Pas Aterrossanitrios

Agricultura Incinerao Disposioocenica

Frana 40 40 20 0Dinamarca 27 37 28 8Gr Bretanha 19 46 5 30Alemanha 65 25 10 0Itlia 55 34 11 0Portugal 28 11 0 61Blgica 50 28 22 0Estados Unidos 37 34 17 7

Fonte : Bonnin, 1998

A reciclagem agrcola outra prtica bastante utilizada pois transforma o lodo em uminsumo agrcola , contribuindo assim para fechar o ciclo bioqumico dos nutrientesminerais, fornecendo matria orgnica ao solo, estocando, assim, o carbono na forma decompostos estveis e no liberando CO2 na atmosfera , que contribui para aumentar oefeito estufa. Este ltimo aspecto da reciclagem agrcola do lodo comea a ganhar cadavez mais importncia , pois a produo das emisses de CO2 , como no caso daincinerao , atuam no sentido de desequilibrar o meio natural.

A incinerao uma alternativa cara, mas bastante prtica, principalmente para osgrandes centros urbanos. Ela pode permitir a recuperao de parte do potencial calorficodo lodo, e reduzir em mdia 80% do volume a ser disposto em aterros.

Os indicadores atuais apontam para o crescimento do uso agrcola e da incinerao , estaltima, principalmente nos grandes centros urbanos.

Alm dessas alternativas j consolidadas, h pesquisas promissoras sobre outras formasde tratamento como a oxidao mida, sntese cataltica e pirlise.

No Brasil, a questo do destino final do lodo de esgoto permaneceu esquecida atrecentemente, quando modernas e eficientes estaes de tratamento de esgotos foraminstaladas, sem qualquer proposta do que fazer com o lodo gerado. Em certos casos, olodo foi acumulado nas reas prximas s estaes , com riscos ambientaisimprevisveis. A falta de uma alternativa segura de tratamento e destino final do lodogerado em uma ETE pode anular, parcialmente, os benefcios do saneamento.

Quando usado como insumo agrcola o lodo passa a ser fonte de matria orgnica, microe macro-nutrientes para o solo, conferindo-lhe maior capacidade de reteno de gua,maior resistncia eroso, com diminuio do uso de fertilizantes minerais epossivelmente propiciando maior resistncia das plantas aos fitopatgenos.


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Pelo fato do lodo tambm conter microrganismos patognicos, sua disposio no solo,sem qualquer tratamento, pode colocar em risco a sade pblica. A compostagem umaalternativa natural de tratamento do lodo , que pelo efeito da elevao da temperaturapromove a desinfeco do resduo, tendo como produto final um insumo de alto valoragronmico. tambm uma alternativa privilegiada para a utilizao simultnea de

outros tipos de resduos urbanos, como ser abordado no decorrer deste manual.

1.2 Fundamentos bsicos do processo de compostagem

A compostagem praticada desde a Histria antiga , porm at recentemente, de formaemprica . Gregos , romanos, e povos orientais j sabiam que resduos orgnicos podiamser retornados ao solo , contribuindo para sua fertilidade. No entanto, s a partir de 1.920, com Albert Howard, que o processo passou a ser pesquisado cientificamente erealizado de forma racional. Nas dcadas seguintes, muitos trabalhos cientficos lanaramas bases para o desenvolvimento desta tcnica , que hoje pode ser utilizada em escalaindustrial

A compostagem pode ser definida como uma bioxidao aerbia exotrmica de umsubstrato orgnico heterogneo, no estado slido , caracterizado pela produo de CO2 ,gua, liberao de substncias minerais e formao de matria orgnica estvel.

Na prtica , isto significa que a partir de resduos orgnicos com caractersticasdesagradveis (odor, aspecto, contaminao por microrganismos patognicos...) , oprocesso transforma estes resduos em composto, que um insumo agrcola , de odoragradvel, fcil de manipular e livre de microrganismos patognicos.

Os componentes orgnicos biodegradveis passam por etapas sucessivas de

transformao sob a ao de diversos grupos de microrganismos, resultando numprocesso bioqumico altamente complexo.

Sendo um processo biolgico, os fatores, mais importantes, que influem na degradaoda matria orgnica so a aerao, os nutrientes e a umidade. A temperatura tambm um fator importante, principalmente no que diz respeito rapidez do processo debiodegrao e eliminao de patgenos, porm resultado da atividade biolgica. Osnutrientes, principalmente carbono e nitrognio, so fundamentais ao crescimentobacteriano. O carbono a principal fonte de energia e o nitrognio necessrio para asntese celular. Fsforo e enxofre tambm so importantes , porem seu papel noprocesso menos conhecido. Os microrganismos tm necessidade dos mesmos micro

nutrientes requeridos pelas plantas : Cu, Ni, Mo, Fe, Mg, Zn e Na so utilizados nasreaes enzimticas, porm os detalhes deste processo so pouco conhecidos.

O processo de compostagem pode ser simplificadamente representado pelo esquemamostrado na Figura 1.1.


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+ + + + + + + + +

Figura 1.1 - Esquema simplificado do processo de compostagem

medida em que o processo de compostagem se inicia, h proliferao de populaescomplexas de diversos grupos de microrganismos ( bactrias, fungos , actinomicetos) ,que vo se sucedendo de acordo com as caractersticas do meio. De acordo com suastemperaturas timas , estes microrganismos so classificados em psicrfilos (0 - 20 0C) ,mesfilos ( 15 - 430C) e termfilos (40 - 85 0C). Na verdade estes limites no so rgidose representam muito mais os intervalos timos para cada classe de microrganismo do quedivises estanques (Tabela 1.2).

Tabela 1.2 Temperaturas mnimas, timas e mximas para as bactrias, em C

Bactrias Temperatura mnima Temperatura tima Temperaturamxima

Mesfilas 15 a 25 25 a 40 43Termfilas 25 a 45 50 a 55 85Fonte: Institute for solid wastes of American Public Works Association , 1970

No incio do processo h um forte crescimento dos microrganismos mesfilos. Com aelevao gradativa da temperatura, resultante do processo de biodegradao, a populaode mesfilos diminui e os microrganismos termfilos proliferam com mais intensidade.A populao termfila extremamente ativa, provocando intensa e rpida degradaoda matria orgnica e maior elevao da temperatura , o que elimina os microrganismospatognicos (Figura 1.2).

Quando o substrato orgnico for em sua maior parte transformado, a temperaturadiminui, a populao termfila se restringe, a atividade biolgica global se reduz demaneira significativa e os mesfilos se instalam novamente . Nesta fase , a maioria dasmolculas facilmente biodegradveis foram transformadas, o composto apresenta odor

agradvel e j teve incio o processo de humificao, tpico da segunda etapa doprocesso, denominada maturao.

Matriaorgnica

Micror-ganismo O2

Matriaorgnicaestvel

CO2 H2Ocalor

Nutri-entes


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Figura 1.2. Exemplo genrico da evoluo da temperatura de uma leira em compostagem

Estas duas fases distintas do processo de compostagem so bastante diferentes entre s .Na fase de degradao rpida, tambm chamada de bioestabilizao, h intensa atividademicrobiolgica e rpida transformao da matria orgnica . Portanto, h grandeconsumo de O2 pelos microrganismos , elevao da temperatura e mudanas visveis namassa de resduos em compostagem , pois ela se torna escura e no apresenta odoragressivo. Mesmo com tantos sinais de transformao o composto no est pronto paraser utlizado. Ele s estar apto a ser disposto no solo aps a fase seguinte, chamada dematurao.

Na fase de maturao a atividade biolgica pequena, portanto a necessidade de aeraotambm diminui. O processo ocorre temperatura ambiente e com predominncia detransformaes de ordem qumica : polimerizao de molculas orgnicas estveis noprocesso conhecido como humificao.

Estes conceitos so importantes, pois eles se refletem na prpria concepo das usinas decompostagem. Como na fase de biodegradao rpida ocorre uma reduo de volume domaterial compostado, consequentemente a rea necessria para a fase de maturao menor.

Durante a maturao , alguns testes simples permitem definir o grau de maturao docomposto e portanto a liberao para seu uso. Ele pode ento , se houver interesse , serpeneirado e acondicionado adequadamente para ser mais facilmente vendido etransportado.

0

10

20

30

40

5060

70

80

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Tempo (dias)

TemperauraC

Biodegradao rpida Humif icao

Fase termfila

Transio

Fase mesfila


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Mas para que o processo de compostagem se desenvolva de maneira satisfatria, necessrio que alguns parmetros fisico-qumicos sejam respeitados permitindo que osmicrorganismos encontrem condies favorveis para se desenvolverem etransformarem a matria orgnica.

1.3 -PARMETROS FSICO-QUMICOS FUNDAMENTAIS NO PROCESSO DE

COMPOSTAGEM

1.3.1 Aerao.

Sendo a compostagem um processo aerbio, o fornecimento de ar vital atividademicrobiana, pois os microrganismos aerbios tm necessidade de O2 para oxidar a

matria orgnica que lhes serve de alimento.

Durante a compostagem, a demanda por O2 pode ser bastante elevada e a falta desteelemento pode se tornar em fator limitante para a atividade microbiana e prolongar ociclo de compostagem.

A circulao de ar na massa do composto , portanto, de importncia primordial para acompostagem rpida e eficiente. Esta circulao depende da estrutura e umidade damassa e tambm da tecnologia de compostagem utilizada.A aerao tambm influi na velocidade de oxidao do material orgnico e na

diminuio da emanao de odores, pois quando h falta de aerao o sistem pode tornar-se anaerbio.

Seja qual for a tecnologia utilizada, a aerao da mistura fundamental no perodo inicialda compostagem, na fase de degradao rpida, onde a atividade microbiana intensa.Na fase seguinte, a maturao, a atividade microbiana pouco intensa, logo anecessidade de aerao bem menor.

O lodo um resduo de granulometria fina e quando est parcialmente desidratado,apresenta aspecto pastoso, o que dificulta a difuso do ar. Por esta razo, o lodonormalmente ser misturado a outro resduo, com granulometria mais grosseira, capaz de

atuar como agente estruturante na mistura, permitindo assim a criao dos espaos vaziosnecessrios difuso do ar.


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1.3.2. Temperatura.

A compostagem aerbia pode ocorrer tanto em regies de temperatura termoflica (45 a85C) como mesoflica (25a 43C).

Embora a elevao da temperatura seja necessria e interessante para a eliminao demicrorganismos patognicos, alguns pesquisadores observaram que a ao dosmicorganismos sobre a matria orgnica aumenta com a elevao da temperatura at65C e que acima deste valor o calor limita as populaes aptas, havendo um decrscimoda atividade biolgica.

A temperatura um fator indicativo do equilbrio biolgico, de fcil monitoramento eque reflete a eficincia do processo. Se a leira, em compostagem, registrar temperaturada ordem de 40-60C no segundo ou terceiro dia sinal que o ecossistema est bemequilibrado e que a compostagem tem todas as chances de ser bem sucedida. Casocontrrio, sinal de que algum ou alguns parmetros fsico-qumicos (pH, relao C/N,umidade) no esto sendo respeitados, limitando assim a atividade microbiana

Depois de iniciada a fase termfila ( em torno de 45C), o ideal controlar a temperaturaentre 55 e 65 C. Esta a faixa que permite a mxima intensidade de atividademicrobiolgica. Acima de 65C a atividade microbiolgica cai e o ciclo de compostagemfica mais longo.

Atualmente, a aerao tambm usada como meio de controlar a temperatura. Em certoscasos o insuflamento de ar comprimido na massa do composto pode ser de 5 a 10 vezesmaior do que o estritamente necessrio respirao microbiana, tendo assim a funo de

dissipar o calor liberado no processo.

1.3.3 Umidade

A gua fundamental para a vida microbiana.

No composto, o teor timo de umidade, de modo geral, situa-se entre 50 e 60%. O ajusteda umidade pode ser feito pela criteriosa mistura de componentes ou pela adio de gua.Na prtica se verifica que o teor de umidade depende tambm da eficcia da aerao, dascaractersticas fsicas dos resduos (estrutura, porosidade). Elevados teores de umidade

(>65%) fazem com que a gua ocupe os espaos vazios do meio, impedindo a livrepassagem do oxignio, o que poder provocar aparecimento de zonas de anaerobiose. Seo teor de umidade de uma mistura inferior a 40% a atividade biolgica inibida, bemcomo a velocidade de biodegradao.

Porm, como h perdas de gua devido aerao, em geral, o teor de umidade docomposto tende a diminuir ao longo do processo. O teor de umidade um dos parmetros


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que devem ser monitorados durante a compostagem para que o processo se desenvolvasatisfatoriamente.

Os lodos a serem compostados devem passar previamente por processo de desaguamentoou desidratao para eliminar o excesso de gua.

1.3.4. Relao C/N

Os microrganismos necessitam de carbono, como fonte de energia, e de nitrognio parasntese de protenas. por esta razo que a relao C/N considerada como fator quemelhor caracteriza o equilbrio dos substratos.

Teoricamente, a relao C/N inicial tima do substrato deve se situar em torno de 30. Narealidade, constata-se que ela pode variar de 20 a 70 de acordo com a maior ou menorbiodegradabilidade do substrato. Tanto a falta de nitrognio quanto a falta de carbonolimita a atividade microbiolgica. Se a relao C/N for muito baixa pode ocorrer grandeperda de nitrognio pela volatizao da amnia. Se a relaco C/N for muito elevada osmicrorganismos no encontraro N suficiente para a sntese de protenas e tero seudesenvolvimento limitado. Como resultado, o processo de compostagem ser mais lento.Independentemente da relao C/N inicial, no final da compostagem a relao C/Nconverge para um mesmo valor, entre 10 e 20, devido perdas maiores de carbono quede nitrognio, no desenvolvimento do processo.

O lodo um resduo rico em nitrognio, apresentando relao C/N entre 5,0 e 11,0. Elenecessita, portanto de um resduo complementar rico em carbono e pobre em nitrognio,para que a mistura, criteriosamente determinada, apresente relao C/N em torno de 20ou 30.

1.3.5. Estrutura

Quanto mais fina a granulometria, maior a rea exposta atividade microbiana, o quepromove o aumento das reaes bioqumicas, visto que aumenta a rea superficial emcontato com o oxignio.

Alguns autores obtiveram condies timas de compostagem com substratosapresentando de 30 a 36% de porosidade.

De modo geral, o tamanho das partculas dever estar entre 25 e 75 mm, para timosresultados.


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Como o lodo de esgoto normalmente apresenta granulometria muito fina, haveriadificuldade de realizar o processo de compostagem somente com este material, poisfatalmente apresentaria problemas relativos aerao devido falta de espaosintersticiais entre as partculas. Esta uma das principais razes para se combinar o lodocom outro resduo de granulometria mais grossa, o que confere estrutura porosa mistura

a ser compostada.

1.3.6. pH

fato conhecido que nveis de pH muito baixos ou muito altos reduzem ou at inibem aatividade microbiana.

Quando so utilizadas misturas com pH prximo da neutralidade, o incio da

compostagem (fase mesfila) marcado por uma queda sensvel de pH, variando de 5,5 a6,0 , devido produo de cidos orgnicos.

Quando a mistura apresentar pH prximo de 5,0 ou ligeiramente inferior h umadiminuio drstica da atividade microbiolgica e o composto pode no passar para afase termfila.

A passagem fase termfila acompanhada de rpida elevao do pH, que se explicapela hidrlise das protenas e liberao de amnia. Assim, normalmente o pH se mantmalcalino (7,5-9,0), durante a fase termfila.

De qualquer forma, e principalmente se a relao C/N da mistura for conveniente, o pHgeralmente no um fator crtico da compostagem.

Como o pH dos lodos de esgotos sanitrios geralmente prximo de 7,0, o processo decompostagem normalmente se desenvolve muito bem com este material, mesmo quandomisturado com bagao de cana, resduos de podas de rvores, cascas do processamentode algodo e outros.


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Captulo 2 TIPOS DE BIOSSLIDOS GERADOS E RESDUOSESTRUTURANTES

2.1- Sistemas de tratamento de esgotos e tipos de biosslidos gerados

Sendo um processo biolgico, o desenvolvimento da compostagem bastanteinfluenciado pelas caractersticas dos resduos utilizados. Como o lodo de esgotoapresenta composio e propriedades muito diferentes em funo das tecnologias detratamento de esgotos utilizadas, sero abordadas, neste tem, as principais caractersticasdos lodos gerados em diversos sistemas de tratamento de esgotos.

O tratamento do esgoto processa-se atravs de fenmenos fsicos, qumicos e biolgicos.

Entre as classificaes propostas comum , por questo didtica, usar a que se baseia nograu de reduo dos slidos em suspenso e na demanda bioqumica de oxignioproveniente da eficincia de uma ou mais unidades de tratamento.

Desta forma, o tratamento pode abranger nveis tecnicamente denominados de tratamentopreliminar, tratamento primrio, secundrio ou tercirio.

Tratamento preliminar: o tratamento preliminar destina-se a remover por ao fsica omaterial grosseiro e uma parcela das partculas maiores em suspenso no esgoto.Geralmente o material grosseiro (semelhante a lixo) retido por grades, enquanto que aspartculas em suspenso, so retidas por caixa de areia. Na caixa de areia ficam retidas,por sedimentao, as partculas minerais pesadas com predominncia de areia.Normalmente o tratamento preliminar fica restrito ao uso de grade e caixa-de-areia. O

resduo gerado nesta fase deve ser disposto em aterro sanitrio e jamais ser misturado aolodo.

Tratamento Primrio: O tratamento primrio, alm de incluir o tratamento preliminar,remove por ao fsica uma parcela a mais das partculas em suspenso no esgoto atravsda passagem da fase lquida, em baixa velocidade, em um decantador. No decantadoralgumas partculas depositam-se no fundo, onde constituem o lodo primrio, e outrasascendem para a superfcie lquida, formando a camada de escuma. A figura 2.1apresenta um esquema de uma estao de tratamento primrio de esgoto.

Grade Decantador

Esgoto Efluente preliminar Efluente corpoBruto Primrio receptor

Caixa deareia


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Figura 2.1. Esquema de uma estao de tratamento primrio de esgoto, constituda degrade, caixa de areia e decantador primrio.

O lodo gerado no decantador primrio est, portanto muito prximo do material fecalinicial. Trata-se de um lodo altamente instvel, com grande potencial de fermentaoe grande problema de odor. Em geral, o lodo primrio passa por um processo deestabilizao biolgica, sendo a digesto anaerbia a alternativa mais utilizada.

Tratamento secundrio: um processo biolgico de tratamento que, a depender desua modalidade, pode atuar sobre o efluente primrio, sobre o efluente preliminar ou,at mesmo, sobre o esgoto bruto apenas livre de material grosseiro. No tratamentobiolgico, o mecanismo mais importante para a remoo do material orgnico doesgoto o metabolismo bacteriano.

As ETEs com tratamento biolgico diferenciam-se entre si normalmente pelos tiposde unidades que promovem esse tratamento: filtro biolgico, tanque de lodo ativado,

valo de oxidao, carrossel, lagoa aerada, lagoa de estabilizao, reator anaerbio. AFigura 2.2 apresenta um esquema de uma estao de tratamento secundrio deesgoto.

Figura 2.2 - Esquema de uma estao de tratamento secundrio de esgoto, onde oefluente primrio encaminhado unidade de tratamento secundrio, que pode ser umfiltro biolgico ou um tanque de lodo ativado precedendo o decantador secundrio.

O filtro biolgico e o tanque de lodo ativado, destinados to somente a receber esgotoprimrio, produzem efluente que deve passar por um decantador denominado secundrio,onde se sedimentam os flocos resultantes do processo biolgico, como pode ser visto naFigura 2.2 . O valo de oxidao, o carrossel e a lagoa de estabilizao facultativa podem

at receber efluente preliminar, dispensando qualquer tipo de decantador. O reatoranaerbio de fluxo ascendente, atualmente muito pesquisado e utilizado, tambmdispensa a utilizao de qualquer tipo de decantador, gerando um lodo j estabilizadoanaerobiamente. J a lagoa aerada dispensa o decantador primrio, mas requer a presenade uma unidade de decantao secundria. O grau de estabilizao do lodo secundriodepende da tecnologia empregada. No caso dos lodos ativados convencionais, o lodoretido no decantador secundrio rico em bactrias, formando um lodo altamenteinstvel, com grande potencial de odores agressivos, sendo ento necessria sua

Grade Decantador primrio Decantador secundrio corporeceptor

esgoto bruto Efluente Efluente Efluentepreliminar primrio secundrio

Caixadeareia

Unidade detratamentosecundrio


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estabilizao. Algumas variantes do processo de lodos ativados,como valo de oxidao,sistema carrossel e reatores anaerbios de fluxo ascendente e manta de lodo, retm o lodopor mais tempo, estabilizando-o na prpria unidade.

Tratamento tercirio: o tratamento tercirio (avanado) destina-se a remover do efluente

secundrio as substncias que o tornam imprprio para determinado fim ou para serlanado num manancial de gua. Um exemplo de tratamento tercirio a remoo departculas diminutas, em suspenso e dissolvidas, minerais e orgnicas presentes noefluente secundrio a fim de transform-lo em gua potvel. O exemplo mais comum aremoo de nitrognio e do fsforo presentes no efluente secundrio, para que este nofavorea a proliferao de algas capazes de causar odor e sabor na gua do corporeceptor.

A sedimentao de partculas pode ser acelerada se ao efluente for adicionado umcoagulante. Este, atravs de reaes qumicas, produz flocos que acabam por precipitar-seno fundo dos decantadores. Logo, a coagulao, ou seja, a precipitao qumica, aumenta

a eficincia da decantao primria ou secundria. , no entanto, de uso restritosobretudo por ser dispendiosa. Atualmente algumas ETEs tm utilizado esta tcnica paraampliar sua capacidade de tratamento, sem ampliao das unidades instaladas.

A precipitao qumica tambm pode decorrer da aplicao de um coagulante no efluenteprimrio, impondo a necessidade de instalao de um decantador para disposio deflocos. Todavia, no considerado tratamento secundrio por ser incapaz de degradarmatria orgnica em dissoluo, provocando apenas a transferncia de parte destamatria orgnica para o material precipitado.

O lodo fsico-qumico extremamente instvel e difcil de ser desidratado.

A Tabela 2.1 apresenta uma sntese dos principais tipos de resduos removidos nossistemas de tratamento de esgotos sanitrios, e suas principais caractersticas.

Tabela 2.1 - Principais tipos de resduos removidos em ETEs de esgotos sanitrios e suascaractersticas.

Tipo de resduo Caractersticas

Resduos retidos nas grades Slidos grosseiros; pedaos de madeira, papel etc.

Sedimentos de caixa de areia Material mineral: areia, terra, partculas orgnicas ligadas s

minerais

escuma Material sobrenadante dos decantadores ou de alguns tipos de


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reatores, rico em leos e graxas, slidos de baixa densidade. No

deve ser misturado ao lodo, caso este venha a ser compostado ou

utilizado na agricultura.

Lodo primrio Lodo obtido por sedimentao do esgoto no decantador primrio.Normalmente cinza e na maioria dos casos de odor ofensivo.

Pode ser digerido facilmente por vrios processos. Normalmente

encaminhado a um digestor anaerbio.

Lodo secundrio (processo lodos

ativados)

Apresenta geralmente aparncia floculada e com tons marrons. Se

a cor mais escura, as condies do meio se aproximam da

anaerobiose. Tende decomposio anaerbia devido ao excesso

de matria orgnica. Pode ser digerido facilmemte sozinho ou

misturado com lodo primrio, no digestor

Lodo digerido aerbio (ativado e

primrio)

Apresenta cor marrom escura e aparncia floculada, Odor

inofensivo e fcil de ser drenado.

Lodo digerido anaerbio (ativado e

primrio)

Apresenta cor marrom escura ou preta. Se for bem digerido no

apresenta odor ofensivo. Tambm fcil de ser desidratado.

Os vrios tipos de lodos apresentam caractersticas fsico-qumicas diferentes e, casosejam compostados, estas caractersticas tero grande influncia no nvel de atividademicrobiolgica do processo. A Tabela 2.2 mostra as principais caractersticas fsico-qumicas de alguns tipos de lodo gerado nos diversos sistemas de tratamento, bem comodo resduo fecal bovino, que muito utilizado em compostagem rural, a ttulo decomparao.


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Tabela 2.2 - Principais caractersticas fsico-qumicas dos lodos gerados em ETEs maisusuais, bem como do resduo fecal bovino, que interferem no processo de compostagem.

Tipo de lodo PH %H2O Slidos fixos -

% slidos

totais

C N C/N P Tipo de ETE

Lodo primrio 6,2 99 11 33 4,5 7,3 3,1 Lodos ativados convencional

Lodo ativado 7,0 99 13 32 6,0 5,3 2,9 Lodos ativados convencional

Lodo digerido

(primrio + ativado)

7,0 91 40 25 3,1 8,0 5,6 Lodos ativados convencional

Lodo anaerbio

RALF

6,5 96 55 22 2,3 9,5 0,95 Reator anaerbio de fluxo

ascendente e manto de lodo

Lodo ativado

aerao prolongada

6,9 98 37 32 4,9 6,5 3,7 Lodos ativados -Sistema

carrossel

Lodo de lagoa de

estabilizao

6,7 94 53 27 3,2 8,4 0,6 Lagoa anaerbia primria

Lodo anaerbio

RALF precedido de

decantador

7,9 70 48 26 5,0 5,2 0,8 Reator anaerbio de fluxo

ascendente e manto de lodo

precedido de decantador

Material fecal bovino 8,0 80 10 45 4,0 11,2 0,7 ------------------------------------

Fonte: Silva & Fernandes (1998); Fernandes et al (1993); Fernandes et al (1996)

A influncia das caractersticas do lodo no processo de compostagem est vinculadaessencialmente aos seu teor de matria orgnica. O lodo fresco (lodo do decantadorprimrio) ou o lodo ativado apresentam elevada frao de matria orgnica facilmentedegradvel, portanto com elevado potencial de fermentao. Estes tipos de lodos contmsubstratos que podem acelerar a atividade microbiolgica durante a compostagem.

Porm, por serem muito instveis podem gerar problemas de odores e atrao de vetores.Alm disso, estes lodos tm pouca aptido desidratao, fator que torna problemticasua compostagem. No extremo oposto, os lodos excessivamente mineralizados, jtiveram a maior parte de seu contedo orgnico biodegradado, restando apenas asmolculas de degradao mais difcil. Estes lodos no apresentam problema de odor forteou atrao de vetores, porm o desempenho da atividade microbiolgica, nacompostagem, pode ficar limitado por falta de matria orgnica rapidamente degradvel.


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Outra caracterstica importante do lodo seu teor de umidade.

O lodo formado no fundo dos decantadores possui elevado teor de gua. O do decantadorprimrio geralmente tem, em mdia, 95% de gua e o do decantador secundrio 98 a99,5%. Torna-se conveniente o tratamento do lodo com vista sua estabilizao e /ou

reduo do seu teor de umidade. A escolha do processo depende do tipo, porte e dalocalizao de ETE, bem como das caractersticas e do destino que se pretende dar aolodo.

2.2 Processamento do lodo

Geralmente o lodo produzido no decantador primrio e secundrio encaminhado a umdigestor anaerbio para tratamento e posteriormente a um processo de desidratao, para

a reduo de umidade. Nas ETEs que dispensam a utilizao de decantadores, o lodoproduzido somente adensado antes de ser encaminhado para uma das alternativas dedesidratao.

A retirada de gua do lodo um processo fundamental para a reduo de seu volume,diminuindo assim os custos de transporte. Alm da reduo de volume, o grau dedesidratao influi nas caractersticas fsicas do lodo, conferindo-lhe consistncia lquida,pastosa ou slida. Essas caractersticas certamente influiro de maneira decisiva na suamanipulao, transporte e destino final.

Os processos de desidratao podem ser naturais ou mecnicos. Os naturais, constitudos,basicamente, de leitos de secagem e lagoa de lodo, so bastante adequados para pequenossistemas situados em locais com clima semelhante ao do Brasil. Os processosmecanizados comeam a ser mais vantajosos para sistemas com produes maiores delodo, com restrio de espao ou com clima desfavorvel aos processos naturais desecagem.

2.2.1 - Desidratao natural

Para que o sistema de desidratao natural possa ser empregado necessrio que o lodoesteja bem digerido, para facilitar sua drenagem e no provocar maus odores.

a) leito de secagem

Os leitos de secagem so caixas com fundo falso, ou outro sistema de drenagem, sobre oqual colocada uma camada de britas, seguida de uma camada de areia.


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Sobre a areia normalmente so assentados tijolos perfurados capazes de manter aestabilidade mecnica do sistema. A reduo de umidade se processa com a drenagem eevaporao da gua durante o perodo de secagem.

O lodo ao ser removido apresenta teor de slidos de 40 a 75% que depende das condiesclimticas e do perodo de secagem. Os ciclos de secagem variam de 25 a 35 dias.

No Brasil as taxas de carga variam de 15 a 30 equivalente habitante/m2 de leito,dependendo do sistema de tratamento de esgoto.

Para a utilizao do lodo na compostagem, caso a desidratao avance at produzir lodoslido, poder haver falta de umidade na mistura a ser compostada.

O lodo pode ser extrado do leito de secagem no estado pastoso, porm a operao ficamais difcil.

b) lagoas de lodo

O sistema de disposio de lodo em lagoas resume-se no emprego de reservatrios feitosem terra. Normalmente no contam com sistema de drenagem de fundo. A secagemocorre pela evaporao. As caractersticas construtivas e operacionais das lagoas de lodoretardam os efeitos dos processos de secagem, caracterizando-as como unidade de longoperodo de secagem em comparao com os leitos de secagem. Os principais fatores queinterferem so: grandes profundidades, carregamento contnuo ou de pequenos perodosentre cada alimentao, lodo mido lanado diretamente no lodo em processo desecagem, sistema de drenagem pouco eficiente, entre outros.

2.2.2 - Sistemas de desidratao mecnicos

Os sistema de desidratao mecnicos necessitam de alguns pr-requisitos para que olodo seja convenientemente desidratado. Normalmente, o lodo aps passar por umadensador, encaminhado para o condicionamento qumico, que deve ser adaptado acada tipo de lodo, em funo da sua composio fsico-qumica, estrutural e da tcnica de

desidratao a ser utilizada. Os processos mecnicos mais usuais so os seguintes:

a) centrifugao

A desidratao do lodo por centrifugao feita com base na sedimentao dos slidosque aumentada pelo movimento de rotao . As velocidades de rotao variam de 3.000a 6.000 rpm e o teor de slidos do material retirado de 20 a 30%. O uso de polmerospode melhorar sua eficincia e qualidade do lquido drenado. Para cada tipo de lodo e do


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destino final estipulado para este lodo, deve-se determinar , em funo do teor de slidospretendido: a taxa de alimentao da centrfuga, o uso ou no de polmeros, a dosagem etipo de polmeros quando necessrio, a rotao a ser empregada. As centrfugas tm sidouma das alternativas mais escolhidas para a desidratao de lodos, principalmente devidosua facilidade de operao e boa consistncia do lodo desidratado, podendo ser

manipulado como slido. A SANEPAR (ETE Santa Quitria - Curitiba) e CAESB (ETESul Braslia) esto utilizando este tipo de equipamento em algumas de suas ETEs.

a) Prensa desaguadora contnua

As prensas desaguadoras retiram a gua do lodo combinando drenagem da gua livre naprimeira fase da esteira, seguida de compresso e cisalhamento .do lodo entre duasesteiras. A largura da esteira varia de 0,5 a 3,5 m. O teor de slidos obtido no sistemavaria de 15 a 20%, o que lhe confere uma consistncia pastosa. O tipo de lodo e docondicionador qumico, a presso aplicada, a porosidade da cinta desaguadora, sofatores que influem na performance da prensa. A CAESB (ETE Norte em Braslia) e a

SANEPAR (ETE Belm- Curitiba) operam sistemas deste tipo.c) Filtros Prensa

Os filtros prensa so constitudos por vrias placas filtrantes, que uma vez preenchidascom lodo, so comprimidas hidraulicamente, o que fora a sada da gua. As presses deoperao variam de 100 a 250 psig e o tempo de compresso varia de 30 a 60 minutos. Olodo deve ser necessariamente condicionado antes da compresso e a concentrao deslidos obtida no sistema varia de 35 a 50% . A SABESP opera um filtro deste tipo naETE Barueri em So Paulo.

d) Secagem trmica de lodos.

Esta tecnologia permite obter teor de slidos da ordem de 90 a 95%, que obtido atravsda evaporao da gua com introduo de energia trmica. Esta alternativa seria a menosadequada para ser utilizada, quando o destino do lodo para compostagem, pois no hnecessidade de retirada de gua neste nvel.

A Tabela 2.3 apresenta os teores mdios de slidos, estado fsico e equipamentos detransporte necessrios para os processos mais usuais de desidratao de lodos

Tabela 2.3- Teores mdios de slidos, estado fsico e equipamentos de transporte

necessrios para os processos mais usuais de desidratao de lodos.Sistema de desaguamento ou

desidratao

Teor de slidos do

lodo (%)

Estado fsico do lodo Equipamento de

transporte

Espessamento por gravidade 2-4 lquido Bombeamento, tubulaes,

caminhes tanque


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Espessamento por flotao 3-8 lquido Bombeamento, tubulaes,

caminhes tanque

Prensa desaguadora contnua (belt

press)

15-20 pastoso Caminhes, caambas

estanquesCentrfuga tipo decanter 20-25 Pastoso-slido Caminhes e caambas

estanques

Filtro prensa 25-45 slido Caminhes e caambas

Leito de secagem 40-80 slido Caminhes e caambas

O tipo de sistema de desidratao do lodo ter consequncias muito importantes para a

operacionalizao de seu destino final, pois define: O estado fsico do lodo e sua consequente facilidade de transporte, estocagem e

mistura com outros resduos O teor de slidos, que influi nos custos de transporte e na obteno da umidade tima

para o incio do processo de compostagem.

2.3 Resduos estruturantes

Do que foi exposto anteriormente, pode-se concluir que o lodo de esgoto no possuicaractersticas que o tornam um resduo capaz de ser compostado sozinho. necessrio

mistur-lo com outro resduo, de caractersticas complementares, para que a mistura,racionalmente determinada, apresente as condies timas para a compostagem.

Os agentes estruturantes, ou resduos estruturantes, tm a funo de conferir integridadeestrutural mistura a ser compostada. No caso da compostagem do lodo , o agenteestruturante tambm tem a funo de absorver o excesso de umidade e equilibrar arelao C/N da mistura.

Alm disso, o resduo estruturante fornece carbono para os microrganismos do processode compostagem. Esta funo varivel de acordo com o tipo de resduo utilizado:alguns resduos como as folhas trituradas e restos de legumes apresentam grande frao

de carbono disponvel, enquanto os resduos de serrarias, por exemplo, ricos em lignina,apresentam menor frao de carbono disponvel aos microrganismos.

De modo geral, os resduos vegetais (Tabela 2.4) so os mais importantes agentesestruturantes : resduos de podas de rvores, serragem de madeira, palha, cascas decereais, bagao de cana-de-acar, so os resduos mais utilizados.


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Tabela 2.4 - Caractersticas de alguns resduos vegetais utilizados como agentesestruturantes na compostagem do lodo

Resduo

estruturan-

te

P H H2O % Slidos

fixos ( %

em relao

aos slidos

totais)

P % N % C % C/N

Resduo

de podas

de rvores

6,9 30 9 0,09 1,1 51 46

Bagao de

cana de

acar

3,7 20-40 3 0,1 0,20 47 235

Serragem

de madeira

8,0 30 2 0,50 0,10 49 490

Sabugo de

milho

7,5 10 7 0,30 0,40 46 115

Palha de

trigo

7,5 6 5 0,50 0,50 43 86

Cascas de

caf

5,1 10 5 0,08 1,20 46 38

Fonte : Silva et Fernandes, 1998; Fernandes et Soares, 1992; Fernandes et al, 1988)

Os resduos citados na Tabela 2.4 so apenas ilustrativos, pois vrios outros tipos de resduos

vegetais podem ser utilizados. De modo geral, para a compostagem do lodo de esgoto, um bomagente estruturante deve apresentar:

Granulometria que confira boa integridade estrutural masssa em compostagem ,facilitando a difuso do ar

Baixo teor de umidade e capacidade para absorver o excesso de umidade do lodo Baixo teor de nitrognio para permitir equilibrar a relao C/N da mistura final


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Alm destas caractersticas intrnsecas ao resduo, a escolha do agente estruturante emum determinado projeto de usina de compostagem , tambm deve considerar algunsaspectos prticos, como a disponibilidade do resduo, distncias de transporte ecaractersticas desejadas no produto final.


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Os metais pesados presentes no lodo de esgoto so provenientes principalmente dos efluentesindustriais que so lanados nas redes coletora pblicas.

A Tabela 3.1 apresenta os principais metais pesados encontrados nos lodos sanitrios provenientes deatividades industriais

Tabela 3.1 - Principais metais pesados encontrados nos lodos sanitrios provenientes de atividadesindustriais

Metal Origem Micronutriente

necessrio

Fitotxico acima

de certos limites

Cdmio

(Cd)

Indstrias de tratamento de superfcies metlicas,

plsticos, fabricao de radiadores, borracha, pigmentos,

etc

No Sim

Cobre

(Cu)

Canalizaes de gua quente, fbrica de fios eltricos,

radiadores de automveis e tratamento de superfcies

metlicas

Sim Sim

Zinco

(Zn)

Produtos farmacuticos, fbrica de tintas, borracha, pilhas

eltricas, galvanizao

Sim Sim

Nquel

(Ni)

Fbrica de ligas de ao especiais, recobrimento de

superfcies metlicas por eletrlise; hidrogenao de leos

e substncias orgnicas, tintas, cosmticos

No Sim

Mercrio

(Hg)

Produtos farmacuticos, fungicidas, aparelhos eltricos e

eletrnicos, tintas, pasta de papel, fabricao de cloretos

de vinil

No Sim

Cromo

(Cr)

Curtumes, fabricao de ligas especiais de ao, tratamento

de superfcies metlicas

Sim Sim

Chumbo

(Pb)

Fabricao de baterias, tintas, escoamento pluvial de vias

pblicas, canalizaes

No Sim

Selnio

(Se)

Fabricao de tintas e pigmentos, vidro, indstria de

semicondutores, inseticidas, ligas metlicas

sim Sim

Fonte: ANRED, Paris, 1988


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O lodo de ETEs que recebem apenas efluentes domsticos contm pouca quantidade de metais pesados,provenientes da prpria natureza dos resduos e das canalizaes. Porm, podem ocorrer ligaesclandestinas de pequenas fontes tais como: laboratrios fotogrficos, fbricas de baterias, tintas decromagem e outras.

Os metais pesados podem provocar graves problemas para a sade das pessoas que os consumirem

durante perodo prolongado ou em quantidades elevadas, pois so cumulativos no organismo.A tabela 3.2 mostra os efeitos dos metais pesados sobre a sade humana

Tabela 3.2 - Sntese dos efeitos dos principais metais pesados sobre a sade humana

Metais pesados Efeitos sobre a sade humana

Cdmio Provoca desordem gastrointestinal grave,

bronquite, efizema , anemia e clculo renal

Chumbo Provoca cansao, ligeiros transtornos

abdominais, irritabilidade e anemia

Cromo Em doses baixas causa irritao nas

mucosas gastrointestinais, lcera e

inflamao da pele.

Em doses altas causa doenas no fgado enos rins, podendo levar morte.

Mercrio Causa transtornos neurolgicos e renais,

tem efeitos txicos nas glndulas sexuais,

altera o metabolismo do colesterol e

provoca mutaes.

Fonte: Barros et al 1996

A Tabela 3.3 mostra os nveis de metais pesados detectados em alguns materiais utilizados no solobem como em lodos de diversas Estaes de Tratamento de Esgotos.


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Lixo urbano 2 ---- 26 113 12 135 235 ---------- Rao &

Shantaram, 1995,

citado por

Miyasawa et al

Composto

com lodo

----- ----- 60 78 ----- 38 89 ----------- Fernandes et al,

1993

Esterco de

suno

0,58 4,1 19,3 230,0 4,0 19,6 1670 ----------- Miyasawa et al

dados no

publicados

Esterco de

aves

0,33 2,7 15,9 72,8 2,6 5,9 151 ----------- Miyasawa et al

dados no

publicados

Lodo esgoto

ETE Belm

Curitiba

No

detectado

------- 178,0 439,0 73,0 123,0 824,0 1,0 SANEPAR, 1997

Lodo

esgoto de

So Paulo

Barueri

1996

9-38 ------- 334-

1005

485-1706 239-600 101-350 595-2506 0-6,8 Santos & Tsutiya

,1997

Lodo esgoto

So Paulo-

Suzano

1-85 ------- 859-

3486

450-1215 124-269 173-500 839-2846 2-55 Santos& Tsutiya,

1997

Lodo esgoto

de Braslia


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rvores

Recomenda

do EPA

39 ------ 1200 1500 420 300 2800 17 EPA, citada

Luduvice, M. L.

1996

Teto

mximo

estabelecido

pela EPA

85 ------ 3000 4300 420 840 7500 57 EPA, citada

Luduvice, M. L.

1996

Recomenda

do

SANEPAR

20 ------ 1000 1000 300 750 2500 16 SANEPAR, 1997

Diante deste fato refora-se que necessrio um constante monitoramento e quando necessrio,proceder a identificao dos agentes que possam estar lanando metais pesados nos sistemas coletores.

A possibilidade de contaminao das plantas e do lenol fretico, devido a utilizao de resduosorgnicos contendo metais pesados, uma das principais preocupaes da humanidade. Por isso, hintensa investigao sobre a complexao e precipitao de metais pesados no solo, visando minimizara sua movimentao atravs do perfil do solo.

O comportamento qumico dos metais no solo bastante complexo e influenciado por diferentes tiposde reaes, tais como adsoro, complexao, precipitao, oxidao e reduo, que definem abiodisponibilidade desses elementos para as plantas, a solubilidade e lixiviao nos solos e,consequentemente, o seu potencial de risco para a sade humana e para o meio ambiente (EPA, 1995).

Os metais pesados podem tambm interferir na dinmica e ecologia geral dos microrganismos emhabitantes naturais.

O risco associado aos metais pesados do lodo est principalmente ligado ao fato do solo ser capaz dearmazenar estes metais. Embora os metais pesados sejam cumulativos no solo, diversos fatoresinterferem na dinmica da sua disponibilidade tais como o pH, a capacidade de troca catinica (CTC), atextura e o teor de matria orgnica. Desta forma, dependendo das condies ambientais, os metaispodem estar presentes no solo em formas no disponveis para as plantas. Neste caso, a transfernciados metais, para a cadeia alimentar, depender das caractersticas de cada solo e do tipo de planta, vistoque as espcies vegetais tm capacidades variveis de absoro de metais.

Todos os metais pesados, nutrientes ou no, formam compostos pouco solveis com uma srie denions facilmente encontrados no solo, tais como: carbonato, fosfato e silicaro, Entretanto, o fatorprincipal de imobilizao desses metais a formao de complexos polidentados (quelatos) com oscomponentes hmicos do solo. Alguns autores, inclusive, classificam as zonas poludas por metaispesados com base no teor de matria orgnica das mesmas. Segundo eles, um solo considerado


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poludo quando o teor de metais pesados do mesmo atinge nveis 3 a 5 vezes superiores aos teoresoriginais, para solos onde o teor de hmus est entre 1 a 1,5%; e 5 a 20 vezes superiores aos teoresoriginais, quando o teor de hmus est entre 3 e 4%.

A compostagem realizada com lodo de esgoto favorece o controle da toxicidade dos metais pesados,pois na fase de maturao ocorre a formao de hmus.

De modo geral, os critrios para a definio de uma legislao que limite os teores de metais pesadosno composto devem considerar a qualidade do composto produzido, o uso que se pretende dar aocomposto, alm de levar em conta o tipo de solo, cultura, clima e todas as relaes e equilbriosdinmicos envolvidos, a curto, mdio e longo prazo, o que ainda precisa ser melhor estudado.

O manejo dos solos que promovam alteraes de pH, como por exemplo a adio de calcrio, ealteraes no teor de matria orgnica, pela adio de estercos de animais ou adubao verde, podemalterar a disponibilidade de metais para as plantas, tornando os metais pouco solveis ou induzindo aformao de complexos metlicos estveis de baixa solubilidade.

O teor de metais pesados no lodo deve ser monitorado na estao de compostagem. O Brasil ainda notem uma normatizao a este respeito, e na sua falta, o monitoramento da qualidade do lodo podeconsiderar, como referncia, os limites fixados pela proposta de Norma Tcnica da Sanepar, mostradosna Tabela 3.3.

3.2 . Microrganismos patognicos

Os organismos patognicos, normalmente presentes no esgoto sanitrio, podem ser divididos em quatrogrupos: fungos, vrus, bactrias e parasitos (stricto sensu). Normalmente, nos sistemas de tratamento deesgoto, os microrganismos ficam adsorvidos s partculas slidas e tendem a se precipitar durante afase de decantao, concentrando-se no lodo de esgoto. No entanto, a densidade de patgenos presentesno lodo varivel, pois est ligada s caractersticas da comunidade e ao tipo de tratamento a que olodo foi submetido.

Nos pases mais desenvolvidos, que tratam a maior parte do esgoto gerado e cuja populao apresentapadres adequados de sade, a densidade de alguns agentes patognicos no lodo baixa,principalmente com relao a ovos de helmintos, ao contrrio dos pases em desenvolvimento. Nestes,a incidncia de parasitoses pode ser elevada e se, associada ineficincia do tratamento do esgoto,pode limitar o emprego do lodo para os mais variados fins.

A tabela 3.4 correlaciona os principais agentes patognicos no esgoto e no lodo com as doenas esintomas causados.


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Tabela 3.4- Principais agentes patognicos no lodo correlacionados com as doenas causadas.

ORGANISMO DOENAS /SINTOMAS

BACTRIA

Salmonella sp. Salmonelose. Febre tifide

Shigella sp. Desinteria bacilar

Yersinia sp. Gastroenterite aguda (inclusive diarrias e dores

abdominais).

Vibrio cholerae Clera

Campylobacter jejuni Gastroenterite

Escherichia coli (cepas patognicas) Gastroenterite

VRUS ENTRICOSVrus da hepatite A Hepatite infecciosa

Virus e semelhantes Gastroenterite epidmica e diarria grave

Rota virus Gastroenterite aguda e diarria grave

ENTEROVRUS

Poliovvus Poliomielite

Caxsackievirus Meningite, pneumonia, hepatite, febre, sintomas

parecidos com a gripe

Ecovirus Meningite, paralisia, encefalite, febre, sintomas de

gripe, diarria

Reovirus Infeces respiratrias, gastroenterite

Astrovirus Gastroenterite epidmica

Calicivirus Gastroenterite epidmica

PROTOZORIOSCryptosporidium sp. Gastroenterite

Entamoeba histolitica Enterite aguda

Giardia lamblia Giardase (inclusive diarria, caimbras abdominais e

perda de peso)


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O conhecimento dos agentes patognicos e da sua viabilidade permite avaliar o potencial de risco deinfeco a que o homem e outros animais esto expostos. Dentre os agentes patognicos presentes amaior preocupao com os parasitas intestinais (ovos de helmintos e cistos de protozorios), devido alta frequncia de helmintos na populao, longo tempo de sobrevivncia dos ovos de helmintos nomeio externo e sua baixa dose infectante (um ovo ou cisto suficiente para infectar o hospedeiro).

Os sistemas de tratamento de esgotos convencionais no so capazes de eliminar 100% osmicrorganismos e principalmente os ovos de helmintos. Foram encontrados ovos de helmintos e cistosde protozorios em lodo tratado pelo processo aerbio (ETE Belm Curitiba), identificando-se apresena de nematides Ascaris lumbricoides, Trichuris triciura, Toxocara sp., dos cestides Taeniasp., Hymenolepis nana, H. diminuta. (Soccol et al, 1997)

Observou-se tambm que Ascaris lumbricoides era o parasita prevalente (86,4%), para o casoespecfico. A EPA recomenda a presena de menos de 01 ovo por 04 gramas de lodo seco paraclassific-lo como lodo tipo A, o que no representa risco sade humana ou animal. Os ovos dehelmintos encontrados no lodo da ETE Belm Curitiba apresentaram um valor mdio de viabilidadede 43%, resultando em 1,85 ovos de helmintos por grama de matria seca. O processo de digestoanaerbia (RALF) teve eficcia na reduo da viabilidade de ovos de helmintos variando de 60 a 85%,dependendo das condies operacionais dos RALFs (Soccol et al, 1997).

Portanto, o tratamento posterior do lodo considerado necessrio para a completa destruio dos ovosde helmintos, para que possa ser utilizado na agricultura.

Alguns dos processos de tratamento do lodo que podem ser empregados para o controle de patgenos epara reduo de atrao de vetores so: compostagem, tratamento pelo calor, pasteurizao, digestoaerbia, digesto anaerbia, radiao gama, radiao beta, hiperclorao e estabilizao pela cal (EPA,1992 citado por Soccol, 1996) A eficincia destes mtodos depende da natureza do patgeno existenteno lodo, bem como da qualidade operacional dos mesmos.

Das alternativas de tratamento de lodo, visando a destruio de microrganismos patognicos, acompostagem tem se mostrado como uma das mais eficientes. A intensa atividade microbiolgicadurante o processo permite o desenvolvimento de uma populao de microrganismos termfilos j noincio do processo, o que faz com que a temperatura do meio se mantenha elevada por vrios dias,destruindo grande parte dos patgenos, garantindo que o composto obtido no coloque em ameaa asade pblica ou o meio ambiente.

A eficincia da inativao trmica dos patgenos depende de ambos, temperatura e tempo de

exposio, a uma dada temperatura.

A Tabela 3.6 apresenta alguns dados referentes a temperaturas e tempos necessrios para a destruiode patgenos em biosslidos


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Tabela 3.6 Tempos e temperaturas necessrias para destruio de patgenos em biosslidos

Organismo Tempo de exposio (em minutos) para a

destruio de patgenos a vrias

temperaturas

50C 55C 60C 65C 70CEntamoeba histolca 5

Ovos de Ascaris lumbricoides 60 7

Brucella abortus 60 3

Corynebacterium diphtheriae 45 4

Salmonella typhi 30 4

Escherichia coli 60 5

Micrococcus pyogenes var. aureus 20

Mycibacterium tuberculosis 20

Shigella sp. 60

Mycobacterium diphtheria 45

Necator americanus 50

Taenia saginata 5

Virus 25

Fonte: Stern, (1974), citado por Epstein, 1997

Se a operao de compostagem no for conduzida adequadamente h fortes probabilidades de osorganismos patognicos sobreviverem ao processo. A ausncia de microrganismos patognicos nocomposto final extremamente importante, uma vez que este vai ser utilizado em aplicaes nas quaisas pessoas estaro diretamente expostas.

Embora as perspectivas sobre a segurana biolgica do uso do lodo no solo sejam positivas, a anliseaprofundada dos nveis de contaminao do lodo, dos processos de desinfeco do mesmo e doscomponentes no solo, especialmente, em relao aos ovos de helmintos, no pode ser negligenciada,pois so eles que apresentam maior tempo de sobrevivncia no solo e so os mais resistentes aosprocessos de desinfeco.

3.3 - Compostos orgnicos txicos

Compostos orgnicos txicos podem estar presentes no lodo devido s seguintes fontes decontaminao: Domstica: restos de solventes, pinturas, detergentes; Efluentes industriais: indstrias qumicas em geral; guas pluviais: infiltram-se na rde coletora de esgoto carreando resduos de produtos utilizados

em veculos automotores, pesticidas, etc.


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Os biosslidos podem conter compostos orgnicos como um resultado da disposio de guasresidurias industriais, comerciais, esgotos domsticos alm de substncias qumicas provenientes dadeposio atmosfrica. Pesticidas podem ser encontrados em resduos de jardinagem e alimentcios.Fitalatos so encontrados em plsticos junto com tintas orgnicas e outros compostos. Papel podeconter compostos orgnicos txicos provenientes da tinta de impresso e as cinzas descartadas de

incineradores podem conter dioxinas.O impacto dos compostos orgnicos sobre a sade e meio ambiente funo do nvel de contaminao,da taxa em que so acumulados nos gros e plantas e da biodisponibilidade.

A tabela 3.7 apresenta alguns dos efeitos sobre a sade dos principais compostos orgnicos txicospresentes em bisslidos.

Tabela 3.7 - Principais efeitos sobre a sade provenientes de compostos orgnicos txicos quandopresentes em biosslidos.

Compostos orgnicos txicos Efeitos sobre a sade

Aldrin e dieldrin Afetam o sistema nervoso central. Em

doses altas fatal para o homem.

Benzeno A exposio aguda ocasiona a depresso no

sistema nervoso central. Estudos sugerem

que existe relao entre exposio de

benzeno e leucemia.

Clordano Provoca vmitos e convulses. Pode causar

mutaes

Lindano Causa irritao do sistema nervoso central,

nusea, vmitos, dores musculares e

respirao debilitada.

clorofrmio Severamente txico em altas concentraes;

danos ao fgado e ao corao; cancergeno a

roedores


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PCB Provavelmente cancergeno; exposio ao

mesmo resulta em dores de cabea e

distrbios visuais

DDT Causa problemas, principalmente nosistema nervoso central, causa decrscimo

das clulas brancas do sangue e acumula-se

nos tecidos gordurosos.

Fonte: Barros et al 1995

Hoje sabe-se que muitas bactrias, fungos e outros organismos, sob condies aerobias podem degradar

compostos orgnicos.Logo, a compostagem pode ser uma forma efetiva de reduzir o nvel de resduos orgnicos einorgnicos que normalmente seriam dispostos de outras formas e que consequentementepermaneceriam no meio ambiente.So limitados os dados sobre os compostos orgnicos txicos no composto.A razo disso que,historicamente, a preocupao tem sido maior com a regulamentao de metais pesados, enquanto osorgnicos txicos, exceto os PCBs ( bifenil policlorado), no so regulamentados. O custo para suasanlises alto, o que tambm desencoraja sua identificao. Como consequncia , os dadosfrequentemente so conflitantes. O problema pode estar nos procedimentos analticos, nos nveis dedeteco ou na eficincia da compostagem.

A presena de txicos orgnicos no composto depende do tipo de resduo envolvido.

Observou-se que muitos compostos orgnicos detectados nos resduos a serem compostados no foramdetectados posteriormente no composto. Alega-se que isto poderia ser devido a biodegradao,volatilizao ou fotlise.

Tendo em vista que os nveis de substncias orgnicas txicas detectados, nos Estados Unidos, foramextremamente baixos, estas foram excludas da Norma 40CFR503, referente a regulamentao debiosslidos. Alguns dos dados relatados pela EPA so mostrados na Tabela 3.8 .


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Captulo 4 - SISTEMAS DE COMPOSTAGEM

Sendo um processo biolgico de tratamento de resduos, a compostagem obedece aprincpios bsicos que foram definidos no captulo1. Porm , as tecnologias de

implantao do processo admitem alternativas que podem variar de sistemas simples emanuais, at sistemas complexos, altamente tecnificados , onde todos os parmetros doprocesso so monitorados e controlados com preciso.

O interessante da compostagem que um bom composto pode ser obtido tanto portecnologias simples como por tecnologias complexas, desde que os resduos sejamadequados e o processo biolgico ocorra em boas condies. A questo realmenteimportante a ser colocada que a alternativa escolhida deve ser adequada situao , doponto de vista tcnico e scio-econmico.

Os processos de compostagem podem ser dividos em trs grandes grupos:

Sistema de leiras revolvidas ( windrow) , onde a mistura de resduos disposta emleiras , sendo a aerao fornecida pelo revolvimento dos resduos e pela conveco edifuso do ar na massa do composto. Uma variante deste sistema, alm dorevolvimento, utiliza a insuflao de ar sob presso nas leiras

Sistema de leiras estticas aeradas (static pile), onde a mistura a ser compostada colocada sobre uma tubulao perfurada que injeta ou aspira o ar na massa docomposto, no havendo revolvimento mecnico das leiras.

Sistemas fechados ou reatores biolgicos (In-vessel) , onde os resduos so colocadosdentro de sistemas fechados, que permitem o controle de todos os parmetros doprocesso de compostagem.

Os dois primeiros sistemas geralmente so realizados ao ar livre , sendo em alguns casosrealizados em reas cobertas. A compostagem em reatores biolgicos apresenta vriasalternativas de reatores e nveis de automao. No sentido de facilitar a compreenso dotema, para cada sistema foi colocado sua designao entre parenteses, em ingls, poismuitas pesquisas e tecnologias foram geradas nos Estados Unidos, o que faz com quevrios veculos de comunicao utilizem a nomenclatura em ingls.

4.1 - Sistema de leiras revolvidas (windrow)

Dos trs sistemas de compostagem apresentados , o de leiras revolvidas o maissimples. A mistura de lodo e resduo estruturante disposta em longas leiras que soperidicamente revolvidas.

A aerao feita pela difuso e conveco do ar na massa do composto. No momentoem que feito o revolvimento, o composto entra em contato com a atmosfera rica em O2 ,o que permite suprir momentaneamente as necessidades de aerao do processo


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biolgico. O efeito do revolvimento limitado , pois alguns estudos mostraram que cercade uma hora depois, o nvel de oxignio da leira se aproxima de zero.

Nos Estados Unidos, em alguns casos, a leira montada sobre tubos perfurados queinjetam ar na massa do composto. Esta alternativa chamada de leiras revolvidas

aeradas, pois combinam a tcnica do revolvimento com a aerao forada.

A compostagem do lodo pelo sistema de leiras revolvidas segue o fluxo mostrado naFigura 4.1.

Figura 4.1 - Esquema genrico aplicvel compostagem do lodo pelo sistema de leirasrevolvidas.

A mistura do lodo com o agente estruturante pode ser feita por um misturador especfico

ou ento na prpria rea de compostagem, quando existe a possibilidade de utilizao deum equipamento mecnico eficiente.

Existem mquinas especficas para misturar e revolver o composto, sendo estas mquinasde dois tipos bsicos:

Implementos tracionados por tratores agrcolas, sendo alguns j fabricados no Brasil(Figura 4.2)

Equipamentos auto-propelidos, como mostrado na Figura 4.3, que se deslocam sobre aleira de composto e realizam o revolvimento, deixando as leiras com dimensespadro, fixadas pelo modelo do equipamento.

Ps carregadeiras convencionais , cuja eficincia menor, porm podem ser usadascom bons resultados.

Figura 4.2 - Equipamento fabricado no Brasil, tracionado por trator agrcola, utilizadopara revolver leiras.

A altura e seo das leiras dependem do resduo estruturante e do mtodo de construoda leira, sendo que as de seo triangular , com 1,50m a 1,80m de altura e 4,0m a 4,5m

Lododesidratado

misturador

Resduoestruturante

Revolvimento

Disposioem leiras maturao

PeneiramentoDistri-buio


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de base, so as mais comuns e que apresentam resultados comprovados. Porm possvelvariar as dimenses , como mostra a Tabela 4.1.

Tabela 4.1.- Comparao entre as dimenses das leiras e reas necessrias para a

compostagem, pelo sistema de leiras revolvidas.

Parmetro Baixo Mdio AltoAltura (m) 0,9 1,4 2,1Base (m) 3,7 4,3 7,0Volume porcomprimento(m3/m)

2,3 3,1 8,8

RelaoSuperfcie/Volume(m2/m3)

2,6 1,6 0,8

Fonte: Hay et al., 1985

Figura 4.3 Exemplo de sistema de leiras revolvidas

Varivel

1,5 - 1,8m

4,0 a 4,5m

Equipamento d erevolvimento


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O espaamento entre as leiras deve ser determinado em funo das caractersticas doequipamento que far o revolvimento. Caso seja uma P Carregadeira , um espaamentode 3,0m geralmente suficiente.

Durante a compostagem , as leiras devem ser revolvidas no mnimo trs vezes por

semana (Kuter, 1995), sendo que esta operao tem vrios objetivos:

Aerar a massa de resduos em compostagem Aumentar a porosidade do meio, que sofre uma compactao natural devido ao peso

prprio Homogeneizar a mistura Expor as camadas externas s temperaturas mais elevadas do interior da leira,

melhorando a eficincia da desinfeco Em alguns casos, reduzir a granulometria dos resduos Diminuir o teor de umidade do composto

Se a mistura de lodo e resduo estruturante est bem equilibrada, nos primeiros 2-4 diasde compostagem, a temperatura deve passar dos 55 0C e se estabilizar em torno de 60 0C,durante toda a fase de bioestabilizao, que ter durao varivel, em funo dascaractersticas dos resduos e da operao do sistema. A ttulo de referncia, um perodode 1 a 2 meses, normalmente suficiente para que a fase termfila complete seu ciclo.

Na etapa seguinte, a maturao, o composto normalmente transportado para um ptioespecfico, onde a necessidade de aerao menor , podendo o revolvimento serrealizado a cada 20-25 dias.

O final da fase de maturao pode ser comprovado por testes especficos, porm tem

durao mdia, de 2 a 3 meses. Aps a maturao, o composto pode ser peneirado eensacado, ou ento vendido a granel. O material mais grosseiro retido nas peneiras poderetornar ao incio do processo e desempenhar a funo de agente estruturante.

O sistema de lerias revolvidas pode gerar alguns problemas de odor no incio doprocesso, quando o lodo, mesmo estabilizado na ETE, ainda apresenta mau cheiro.Porm , quando o processo de compostagem evolui satisfatoriamente , aps 5-6 dias , oproblema de odor praticamente desaparece (Figura 4.4).

Figura 4.4 Vista geral do experimento de compostagem de lodo e resduos de podas dervores, pelo sistema de leiras revolvidas, realizado pela Universidade Estadual de

Londrina (1998).

A emisso de odores mais intensa no momento do revolvimento. Portanto, caso osistema de compostagem apresente este problema, devem ser tomadas as seguintesprovidncias:

Solicitar ETE que produza lodo com maior grau de estabilizao


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Montar as leiras diariamente, evitando o processamento de grandes volumes de lodoem um nico dia

Realizar o revolvimento em dias sem ventos sobre a rea de compostagem.

4.2 - Sistema de leiras estticas aeradas

Neste sistema a mistura de lodo e resduo estruturante colocada sobre uma tubulaoperfurada, conectada a um soprador industrial. A aerao necessria ser fornecida poreste sistema de injeo de ar sob presso ou por suco.

A Figura 4.5 mostra esquemticamente o fluxo do processo.

Figura 4.5 - Esquema simplificado do sistema de compostagem em leiras estticasaeradas

Neste sistema, uma vez que a mistura de resduos colocada sobre as tubulaes deaerao, ela permanece esttica at o final da fase de bioestabilizao ( Figura 4.6).

Lododesidratado Aerao forada

Misturador /distribuidor Disposio em leiras maturao

Peneiramento

Resduoestruturante


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Figura 4.6 Exemplo de sistema de compostagem com leiras estticas aeradas

Nos Estados Unidos , onde este sistema bastante utilizado, os sopradores maisempregados tem potncia entre 1 e 5 HP, de acordo com as caractersticas e volume dos

resduos , sendo ligados e desligados de maneira intermitente, durante a fase debioestabilizao. Estes sopradores trabalham a presses internas de 600 a 1.000 mm decoluna dgua.

A aerao deve ser dimensionada de acordo com os objetivos visados:

a) Satisfazer s demandas de oxignio do processo de biodegradao aerbiab) Remover o excesso de umidadec) Remover o excesso de calor para manter a temperatura em torno de 60 0C

De acordo com os objetivos fixados , as necessidade de aerao podem variar bastante.

De acordo com a EPA ( 1985) , Connery et al., compostando lodo de esgoto fresco,mostraram que para uma taxa de aerao elevada, prxima de 3,6 m3/min/t de matriaseca de composto, 20 minutos aps a parada do soprador , a atmosfera interna da massade resduos apresentou condies anaerbias. Os ciclos de funcionamento dos sopradoresdevem, portanto, levar em conta esta dinmica do consumo de oxignio.


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A demanda de oxignio tambm varivel de acordo com a fase do processo decompostagem , sendo pequena nos primeiros dias e crescendo muito aps a instalao dafase termfila. Em seguida, quando a temperatura diminui novamente a patamaresmesfilos, o consumo de oxignio cai novamente.

Em funo desta grande variao de demanda, possvel dimensionar um sistema deaerao dotado de um dispositivo capaz de medir o consumo de oxignio pelosmicrorganismos, enviar estes dados a um computador , que dotado de um programaespecfico, permite regular a intensidade e frequncia de acionamento dos sopradores.

O limite de 2 5 % nos gases de aspirao vlido para suprir estritamente as demandasde oxignio da populao microbiana, mas caso o dimensionamento da aerao sejadefinido pela necessidade de manter a temperatura entre 55 e 65 0C, ento o parmetro aser monitorado ser a temperatura e no o teor de oxignio, que alis , neste caso, serelevado , pois as necessidades de aerao para manter a temperatura nestes nveis muito

superior estrita demanda de oxigenao do processo de biodegradao.

A Universidade Estadual de Londrina pesquisa um sistema de retroalimentaocontrolado por computador , para a regulao das taxas de aerao . Neste caso afrequncia do ciclo de funcionamento dos aeradores regulada pelos parmetrosescolhidos para controlar o processo.

Quanto ao sentido da aerao, injeo ou aspirao do ar, vrios autores defendem oponto de vista de que a aspirao diminui os caminhos preferenciais de passagem do arna massa do composto, diminuindo portanto as microzonas de anaerobiose. A suco doar tambm tem a vantagem de permitir melhor controle de odores, pois o ar que percorre

a massa do composto captado pelas tubulaes e pode passar posteriormente por umsistema de tratamento de odores.

Um sistema muito simples e eficiente para o tratamento de odores consiste em fazer o araspirado passar por uma leira de composto j maturado ( Figura 4.6) . O compostomaturado tem a capacidade de reter molculas orgnicas volteis causadoras do mauodor.

O sistema de aerao tambm pode alternar injeo e aspirao de ar.

A tubulao de aerao pode ser constituda por tubos de PVC branco de 100 mm de

dimetro, sendo os orifcios de sada de ar espaados de no mximo 18 cm ( EPA, 1978).

recomendvel recobrir a tubulao com uma camada de 20-30 cm de resduoestruturante seco, para evitar entupimentos. Cavacos de madeira, pela sua porosidade eresistncia mecnica, so excelentes para esta finalidade.


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Figura 4.7 Compostagem em leiras aeradas agrupadas

4.3 - Sistemas de reatores biolgicos

A compostagem realizada em reatores biolgicos ( In-Vessel) , oferece a possibilidade demaior controle sobre todos os parmetros importantes para o processo de compostagem ,portanto, o ciclo da fase termfila reduzido, o que em certos casos conferiu, compostagem em reator , a denominao de compostagem acelerada .

Devido homegeneidade do meio, inclusive com relao temperatura, a compostagemem reatores tambm tida como mais eficiente no controle dos patgenos. Outracaracterstica desta alternativa a maior facilidade para controlar odores, pois o sistema

fechado e a aerao controlada.

De acordo com as caractersticas dos resduos e do tipo de equipamento, o tempo dedeteno no reator biolgico pode variar de 7 a 20 dias, o que faz com que o sistemademande menor espao para sua implantao.

A aerao feita sob presso e como o sistema fechado , tambm se torna mais fcilmonitorar a taxa de aerao e adequ-la s necessidades do processo. No caso , pode sermedido o teor de oxignio dos gases de sada do reator e quando a porcentagem de O2estiver prxima de 2%, aumenta-se a vazo de ar para impedir condies de anaerobiose.A Universidade Estadual de Londrina desenvolveu um reator piloto para a definio de

parmetros de projetos de usinas de compostagem , que dotado de um mecanismo deretroalimentao , que em funo do teor de oxignio dos gases de sada, realizaautomaticamente a variao de vazo do ar , de acordo com as necessidades dacompostagem.

Mesmo tendo uma fase termfila mais rpida e intensa, aps seu final, o composto aindadeve passar por um perodo de maturao de mais ou menos 60 dias, tal como descritopara os sistemas anteriores, antes de ser utilizado.

Material decobertura

Mistura de resduosa ser compostada

Camada de resduoestruturante

Quantidade d iria de resduodepositada na leira

Tubulao noperfurada

Soprador

Tubulao perfurada


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A compostagem em reator mais dependente de equipamentos mecnicos do que ossistemas de leiras revolvidas ou leiras estticas aeradas, sendo que, seu a sofisticaotecnologica varivel de acordo com o fabricante dos reatores e da escala da usina decompostagem.

De modo geral os vrios tipos de reator se enquadram em trs grandes categorias :

a) Reatores de fluxo verticalb) Reatores de fluxo horizontalc) Reatores de batelada

Nos dois primeiros casos , os resduos passam pelos reatores em fluxo contnuo, sendoque o perodo de deteno definido pela velocidade com que os resduos percorrem otrajeto da entrada at a sada do reator. No terceiro caso, o reator, recebe umadeterminada quantidade de resduos, processa-os , e quando a fase termfila chega ao seufinal, o reator aberto, descarregado em batelada, recomeando-se o processo com

novos resduos frescos.

4.3.1- Reatores de fluxo vertical

So constitudos por sistemas parecidos com silos verticais onde os resduos geralmenteentram pela parte superior e percorrem o reator no sentido descendente. O ar pode serinjetado em vrios nveis ou apenas na parte inferior do reator.

O dimensionamento feito de tal forma que quando o composto chega parte inferior doreator, a fase termfila terminou. O composto ento descarregado e transportado aoptio de maturao.

4.3.2 -Reatores de fluxo horizontal

Apresentam geralmente forma cilndrica e so dispostos horizontalmente. Por estascaractersticas s vezes so conhecidos como tneis.

Os resduos entram por uma extrermidade do reator e saem pela outra , com tempo dedeteno suficiente para a realizao da fase termfila. O ar injetado sob presso aolongo do trajeto .

4.3.3 - Reatores de batelada

Difere dos anteriores pelo fato do composto ficar confinado no mesmo local , sem sedeslocar. O reator geralmente dotado de um sistema de agitao da massa de resduos,que pode ser por rotao lenta do reator em torno de seu prprio eixo, ou por um sistemamisturador interno. O revolvimento necessrio para limitar os caminhos preferenciaisde passagem do ar , porem alguns modelos de reatores, por batelada, no so dotadosdeste dispositivo.


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4..4 - Vantagens e desvantagens dos sistemas

Um bom composto no requer, necessariamente, de tecnologia sofisticada para serproduzido. necessrio um bom controle sobre a qualidade dos resduos que seroutilizados, a definio criteriosa das propores de combinao dos resduos e bom

monitoramento do processo biolgico de compostagem, de acordo com os parmetroscomentados no Captulo 1.

Com relao tecnologia a ser utilizada, a escolha deve ser feita considerando-secritrios tcnicos e econmicos.As principais vantagens e desvantagens dos trs sistemasso apresentadas na Tabela 4.2.

Tabela 4.2 Principais vantagens e desvantagens dos diferentes sistemas decompostagem.

Sistema de compostagem Vantagens DesvantagensLeiras revolvidas 1-Baixo investimentoinicial2-Flexibilidade de processarvolumes variveis deresduos3-Simplicidade de operao4-Uso de equipamentossimples5-Produo de compostohomogneo e de boa

qualidade6- Possibilidade de rpidadiminuio do teor deumidade das misturasdevido ao revolvimento

1- Maior necessidade derea , pois as leiras temque ter pequenasdimenses e hnecessidade de espaolivre elas

2- Problema de odor maisdificil de ser controlado,principalmente nomomento do

revolvimento3- Muito dependente do

clima. Em perodos dechuva o revolvimentono pode ser feito

4- O monitoramento daaerao deve ser maiscuidadoso para garantir aelevao da temperatura

Leiras estticas aeradas 1- Baixo investimentoinicial

2- Melhor controle deodores

3- Fase de bioestabilizaomais rpida que osistema anterior.

4- Possibilidade de controleda temperatura e daaerao

1-Necessidade de bomdimensionamento do

sistema de aerao econtrole dos aeradoresdurante a compostagem

2-Operao tambminflenciada pelo clima


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Captulo 5.CONSIDERAES PRELIMINARES DE PROJETO PARA USINASDE COMPOSTAGEM

A tomada de deciso sobre o tipo de tratamento de lodo a ser utilizado em uma comunidade umprocesso que deve levar em conta: Os planos de expanso de redes coletoras de esgoto e o aumento das vazes a serem tratadas; As caractersticas das ETEs j implantadas e as ETEs futuras; Dados qualitativos do lodo produzido; Estudo preliminar de vrias alternativas de tratamento do lodo e seu destino final.

Caso a alternativa escolhida seja a compostagem, deve ser feito um estudo mais aprofundado datecnologia a ser implantada, da escolha da rea para implantao da estao e desenvolvimento deprojetos executivos com procedimentos de operao.

O ideal que o projeto sobre o destino final do lodo faa parte do projeto da ETE, pois s assim possvel o desenvolvimento harmnico do sistema de tratamento de esgotos e do sistema deprocessamento e destino final do lodo.

Atualmente, j existe um conceito se firmando na rea de saneamento de que um projeto de umaEstao de Tratamento no considerado completo se no contiver o correspondente projeto para otratamento e destino final do lodo gerado. Infelizmente , existe um histrico de vrias ETEsimplantadas atravs de projetos que ao mencionarem a produo do lodo, simplesmente indicavam comuma seta: lodo destino final adequado.

Logo, muitos sistemas de tratamento e destino final do lodo sero implantados em ETEs que foramprojetadas e construdas sem qualquer preocupao sobre que destino dar ao lodo gerado.

5.1. Caractersticas das ETEs e tipo de lodo gerado

As caractersticas das ETEs influem na quantidade e qualidade do lodo produzido, nas caractersticasdo lodo, e seu rtmo de produo.

Como foi visto no Captulo 1, h vrias tecnologias e configuraes para estaes de tratamento deesgotos e a produo de lodo depende do sistema de tratamento implantado. Uma diferenciaoimportante a ser feita diz respeito ao tratamento do esgoto pela via aerbia ou anaerbia .

No tratamento biolgico de efluentes lquidos, o mecanismo mais importante para a remoo domaterial orgnico o metabolismo bacteriano. As bactrias utilizam o substrato orgnico como fonte

de energia ou como material para sntese celular. Quando a matria orgnica do esgoto utilizadacomo energia, ento ela transformada em produtos estveis, num processo chamado catabolismo.Quando a matria orgnica incorporada massa celular, o processo conhecido como anabolismo. Oanabolismo um processo que consome energia, sendo portanto vivel apenas quando ocorresimultaneamente o catabolismo, que fornece a energia necessria para a sntese celular.

No caso do metabolismo aerbio, o catabolismo representa 33% das transformaes e o anabolismo67%. No metabolismo anaerbio (metanognico), o catabolismo representa 97% das transformaes eo anabolismo apenas 3%. Segundo Van Haandel (1994), nos sistemas anaerbios, pode-se esperar uma


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produo de lodo da ordem de 0,1 g SSV.g-1 DQO, enquanto que nos sistemas aerbios esta relao de no mnimo 0,2 g SSV.g-1 DQO.

Os sistemas anaerbios de tratamento de esgotos produzem portanto menos lodos que os sistemasaerbios.

Alguns dados genricos sobre as produes de lodo de vrios sistemas so dados na Tabela 5.1 .Tabela 5.1- Dados genricos sobre as produes de lodo de vrios sistemas

Tipo de Tratamento Quantidade de lodo produzido (m3/hab.ano)Lagoa facultativa primria 0,037Lagoa facultativa 0,03 0,08Lodos ativados convencionais 1,1 1,5Lodos ativados (aerao prolongada) 0,7 1,2Lodos ativados (fluxo intermitente) 0,7 1,5Filtro biolgico (baixa carga) 0,4 0,6Filtro biolgico (alta carga) 1,1 1,5

Reator anaerbio de manta de lodo 0,07 0,1Fossa sptica filtro anaerbio 0,07 0,1

Alm da produo de lodo, outro dado importante o grau de estabilizao do lodo gerado. Como foivisto no Captulo 2, a estabilizao do lodo reflete o grau de transformao de sua frao orgnica,portanto lodos menos estabilizados apresentam teor de slidos fixos baixos, sendo sua maior parteformada por matria orgnica. Um lodo pouco estabilizado tem grande potencial de fermentao,porm apresenta forte odor e potencial de atrao de insetos. Lodos primrios e lodos ativados frescos(Tabela 2.2) apresentam teor de slidos na faixa de 12% e so altamente instveis.

Um lodo estabilizado no apresenta odor muito agressivo, mais fcil de ser desidratado e apresentateor de slidos fixos na faixa de 35 - 40 %.

O grau de estabilizao do lodo um fator importante para sua disposio final e em especial para acompostagem. Norma

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