Lodo Prosab 1 140 Final

7/30/2019 Lodo Prosab 1 140 Final

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Captulo 5

Aplicao de L e itos para Se cage md e L o do G e ra d o e m Es t a es

d e T ra ta me nt o d e E sg ot os

E d ua r do d a C u nh a L i ma P ed r oz a , E u d e s A l ve s M o re i ra , P au l a F. F. C a va lc an t i,P e dro A l m S o b ri nh o , C l e ve rs on V . A n d reo l i , A d ria n u s v a n H a a n de l

Introduo

P a ra re d uz i r o te o r d e g ua em lo d os se d i st i ng u e m b a s ic a me n ted u a s a l t e rn a t i v as : ( 1 ) d e s a g u a me n t o m e c n ic o o u ( 2 ) s e c a g e m n a t ur a l . N ap r ti ca , i mp or ta n te q ue s e re du za a o m x im o o t eo r d e g ua n o l od o,p o r qu e a ma s sa d e g ua di f i cu l ta o m a nu s ei o , a u me n ta o c u st o d et r a n s p or t e e de d i s p o si o f i na l , a l m d e f av o r e c er o d e s en v o l v im e n t o d eo r g a n i sm o s p a t o g n i c o s . S o b c o n d i e s f a v o r v e i s , p o s s ve l r e d u z i r aumidade do lodo a nveis inferiores a 10%, inviabilizando a sobrevivnciade organismos patognicos.

N o de s a g u a me n t o m e c n ic o s o u s a d o s p r o c e ss o s f s i c o s c o m ofiltrao ou centrifugao. Esse desaguamento ser somente parcial,

o b t en d o- s e u m pr o du t o f i na l c o m t e or d e s l id o s n a fa i xa d e 1 5 a 3 5 %,d e p e n d en d o d a s c a r a c te r s t ic a s d o l o d o e d a s c o n d i e s o p e r a c io n a i s . Op r od u t o f i na l u m a t or t a, c u j a di s po s i o f in a l a i nd a p r ob l em t ic a , n os o m en t e p o r s u a c o n st i tu i o s e mi - s l id a , m a s, ta m b m , p o r c a us a d ap r e s e n a d e p a t g en o s . U m a d es v a n t ag e m a d i c io n a l o e l e v a d o c us t ooperacional. Alm da energia eltrica necessria (da ordem de 1 kWh/kgd e l o do s e c o) n a a p li c a o d e d e sa g u am e nt o m e c n ic o , n or m al m e nt e n e ce s s r i o a d ic i on a r p o li e le t r l it o s , o q ue a um e n ta o cu s to o p er a c io n al( p e s s o al e m a t e ri a l ) . S e o l u g a r d a d i s p os i o fi n a l f i c a a f as t a d o da e s t a o

d e t r at a me n to (o q u e g e ra l me n te o c a so ) , o c u st o d e t r an s p or t e t a mb mser elevado.


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N a s e ca g e m n at u r a l s e u s a m n o r m a lm e n t e le i t o s de s e c a g em , q u e n a

s u a e s s nc i a f u n c io n a m c o mo f i l t r o s g ra n u l a r es d e b a t e l ad a s d e l o d o ,e s t a s n o r m al m e n t e d e s ca r r e g ad a s s e m n e n h u m a a d i o d e c o a g u la n t e so u p o li e l e t r l i t o s. A r e m o o d e g ua s e d a t ra v s d e d o is m e ca n i s m o sd i st i nt o s : pe r co l a o e e v a po r a o . N or m al m en t e a m a io r p a rt e d a g ua r e m o v id a p o r p e r c o la o , u m p r oc e s s o q u e c es s a q u a n do o l o d o a t i n ge u m au m i d a de d e 8 0 % ap r o x i m ad a m e n te . P a ra a t in g i r u m a u mi d a d e m e n o r n e c e s s r i o q u e a g u a e v a p o re .

P a r a me l h o r ar a e f ic i n c i a d o s le i t o s d e s ec a g e m , p o d e - se e l i m i na r a

i n fl u n c ia n e g at i v a d e ch u v as e a p r o ve i t ar a e n e rg i a s ol a r, c o b ri n do ol e it o , p o r e x em p lo , c o m m a t er i a l t r an s pa r en t e. N e s s e c a so , h d i f e re n te sp o s s i bi l i d a d es d e o p e ra o : ( 1) s e m r e n ov a o d o a r c o n t i d o e n t r e o l o d o e ac o b e r tu r a , e fe t i v a me n t e t ra n s f o r ma n d o a u n i d ad e e m um d e s t il a d o rs o la r , ( 2 ) c o m r e no v a o i l im i ta d a d o a r m e di a n te pa r ed e s l a te r ai sv a z a d as e ( 3 ) co m r e no v a o d e a r l i m i t ad a . N es t e ca p t u lo , c om p a r a m- s ee s s a s tr s o p e s c o m a a l t e rn a t i v a d e l e i to d e s ec a g e m ex p o s t o si n t e m p r i e s ( s o l / c h u v a ) .

O s l e i t o s d e s e c a g e m t m i m p o r t a n t e s v a n t a g e n s q u a n d oc o m p a ra d o s c o m m to d o s m e c an i z a d os d e s e p a r a o d a s f a s es s l i d a el q u i da : a l m d e s e r u m m t o d o m u i t o s i m p l es , o c u s t o d e i ns t a l a o e d eo p er a o g e ra l m en t e m u it o i n fe r io r e e x i st e a p o s si b il i da d e d e s e o b te ru ma u mi da de f in al d o l od o m ui to m ai s b ai xa d o q ue n os m t od osm e ca n iz a do s . A m a io r d e sv a nt a ge m d e le i to s d e s e ca g em a d e ma n da d e r e a , s u pe r i o r r e a d e s t i na d a p a r a o s r e at o r e s b i o l g i c o s d e s i s t e ma s d et r a t a me n t o , m es m o q u an d o a s c o n di e s na t u r a i s p a r a s ec a g e m s o

f a v o r v e i s . A r e a de p e n d e d a v el o c i d ad e d o s pr o c e s so s d e p e r c o la o ee v ap o ra o q u e , p o r s u a v e z, d e pe n de m de v r i os f at o re s . A p e rc o l a o i n f l u en c i a d a p e l a f i l t r ab i l i d a de d o l o do e a c a r g a d e s l i d os a p l ic a d a . A t a x a d e e v a p o r a o d e p e n de d a s c o n d i e s m e t e o r ol g i c as ( n o t a d a m e n tetemperatura, vento e u m i d ad e d o ar ) , d a t a x a de a p l i c a o d e s l i d osu t i l i za d a e d a u mi d a d e f i n a l d e s e j ad a p ar a o l o d o . T e n d o -s e e m v is t a ac o mp l ex i da d e d os p r o ce s so s e o g r a n de n m er o d e v a ri ve i s q uei n t e r fe r e m n o p r o ce s s o d e s e c a ge m , n o p o s s v e l d e s e n v ol v e r u m m o d e l os i m p l es p a r a o d i m e n si o n a m e nt o e a o t i mi z a o de l e i t o s. N o r m al m e n t e,

u t i l i za m - s e m t o d o s e m p r ic o s p a r a p r o j e ta r r a c i o na l m e n t e t a i s l e i t o s.N e s t e c a p t ul o a p r e s e n t a -s e u m d e s s e s m t o d o s .

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U m as pe ct o im po rt an te d iz r es pe it o po ss ib il id ad e de s e u sa r a

e n er g ia so l a r p a ra au m en t ar a te m p er a tu r a d o l o do e, de s sa ma n e ir a ,m e l h o ra r s u a q u a l i d ad e s a n i t r i a, p r o p o r c i on a n d o a s u a a p l i c a o c o m oi n su m o ag r c o la . U ma a n l i se f e it a n es t e ca p tu l o m o st r a r q u e es t ap o s s i bi l i d a d e s e x i st e q u a nd o h v r i o s f a t o r e s f a v o r v e i s : (1 ) a l t ai nt en si da d e d a r ad ia o s ol ar , ( 2) b ai xa u mi da d e d o l o do e ( 3) p eq u en ataxa de aplicao de slidos. Sem um desses fatores no possvela u m e n ta r a te m p e r at u r a s u f i c ie n t e m e nt e p a r a p r o v o ca r a hi g i e n i za ot r m i ca . N e s se c a s o, a h ig i e n i za o a i n d a p o s s ve l p e l a a o d os r a i o ss o la r es o u p or u m t em p o lo n go d e s ec a ge m , re d uz i nd o o v a lo r d a u mi d a de

para menos que 10%.

A principal razo para a taxa de evaporao ser relativamente baixa p o r qu e a en e r g i a s o l a r i n c i d en t e u s a d a p r i n c ip a l m e n te p a r a oa q u e c im e n t o s u p e r fi c i a l d a c a ma d a d e l o d o , q u e s ec a r ap i d a m e nt ef o r m a nd o t o r r e s . A c a m a d a s e c a d o l o d o s e a p r e s e nt a c o m o u m m a t er i a lq u e n o c o n d u z b e m o c a lo r e a f o r ma o d e t o r r e s n a su p e r f c i e p r ej u d i c ao p ro c es s o d e di f u s o , r e sp o ns ve l p e lo t r an s po r te d a ma s sa d e g ua d asc a m a d as m a i s b a i x a s d o l o d o p a r a a s u p er f c i e. C o m o r e s u l ta d o , a g u an a s c a m a d as i n f e r i o re s e v a p o ra a b a i x a t a x a , m a n t en d o - s e i n c l u si v e o so r g a n is m o s p a t o g n i c o s, j q u e a u m i d a d e e a t e m p e r a t ur a m a n t m -s efavorveis para sua sobrevivncia.

P o r o u tr o l a d o, a d i f ic u ld a de d e t r a ns f er nc i a d a e n er g ia s o l a r p a raas camadas inferiores do lodo leva a uma acumulao dessa energia nacamada superior, elevando a sua temperatura significativamente duranteo d i a. N es s as c on d i es , o l o do c o me a a i rr a di a r c a lo r p a r a a a tm o sf e ra ,

i nv ia bi li za nd o s eu u so p a ra a e va po ra o d e gu a. M os tr a- se n es t ec a p t ul o q u e , p o r c a u s a d a e st r a t i f ic a o t rm i c a , a t a xa d e e v a p o r a o d egua em lodo disposto em leitos somente 15 a 30% da taxa de evaporaoq ua nd o h s om en te gu a s ob co nd i e s s em el ha nt es , s en do q ue e st af ra o d ep en de da um id ad e f in al d o l od o q ue s e d es ej a e d a t ax a d eaplicao de slidos.

p o ss ve l o t im i za r e r e du z ir a r ea n e ce s s r ia d o s le i to s d e s e ca g emm ed ia nt e a a pl ic a o d e e ne rg ia d e f on te e xt er na p ar a q ue br ar a

e s tr a ti f ic a o e a c el e ra r a e v a po r a o d e g ua . U m a fo n te d e e n er g iai n te r es s an t e a e n er g i a s o la r . N o N o rd e st e , a e ne r gi a so l ar p r od u z u m a2p o t n ci a m d i a d i r i a d e , n o m ni m o , 2 0 0 W / m ( m d i a d e 2 4 h/ d i a ) , m as

C a p. 5 A p li ca o d e l e it o s p a ra s e ca g em d e l o do g e ra d o e m e s ta e s d e t ra t am e nt o d e e s go t os 111


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n o v er o es te va lo r p od e s er m ai or . E m s is te ma s d e t ra ta me nt o c omd ig es t o an ae r bi a e xi st e a po ss ib il id ad e d e se a pr ov ei ta r o c al or d e

combusto do biogs para gerar energia. Uma anlise simples mostra queo p ot en ci al d e g er a o d e e ne rg ia co m o bi og s ge ra do e m s is te ma s d et ra ta me nt o a na er b io ma is qu e s uf ic ie nt e p ar a f or ne ce r o ca lo rn e ce s s r io p a ra e v a po r a o d a gu a d e l od o q u e j t e nh a p e rd i do p a rt e d a g u a p o r p e r c o la o ( c o m , a pr o x i m ad a m e n te , 8 0 % d e u m id a d e ) . Ta m b m p o s s v e l u t i l i za r s i s t e ma s d e r e v o l v i m en t o , q u e b r an d o a e s t r a t i f ic a o a oe x p o r a s c a m a d a s i n f er i o r e s.

C om o us o de f on te e xt er na d e e ne rg ia p os s ve l o p er ar t or re s de

s e c a g em c o m u m a p ro f u n d id a d e c o n s i de r v e l , p a s s a nd o - s e a r q u e n t e p e l ol o d o e m s e n t i d o a s ce n s i o na l . E s s a s u n i da d e s p o d e m s e r i m p l e me n t a d a sem reas pequenas.

N o ca s o d e s e te r u m a f o nt e de e ne r gi a ex t er n a p os s v e l a i nd a qu es e a p l i q u e o d e s a g u a m e n t o m i s t o , f a z e n d o p r i m e i r a m e n t e u md e s a g ua m e n t o m e c n i c o , p ar a d e p o i s l an a r a t o r t a r e su l t a n t e e m u ml e it o ou to r re d e s e ca g em . Ne s se ca s o , n o h n e ce s si d ad e d e s e u s ar u mm e i o f i l tr a n t e n o l e i t o d e s e c ag e m , p o r qu e a p s a r e m o o m e c n i ca d e g u a , n o h av e r m a i s p er c o l a o . A s s i m, p o d e - s e l a n a r a t o r t a s o b re u ml e i t o i m p e r m e v e l , o q u e f a c i l it a r m u i t o a c o le t a d ep o i s d e s e c o .S e q e nc i al m e nt e , p o d e- s e e f et u a r a h i gi e ni z a o t rm i c a, u s a nd o -s e ae n e r g ia s o l a r e / o u e n e rg i a q u m i c a d a co m b u s t o d e b i og s p a r a el e v a r at e m p e ra t u r a , d es d e q u e s e a p li q u e l e i t o c o be r t o .

U m a s pe c to o p e ra c io n al i m p or t an t e da s e c ag e m d e lo d o aq u an t id a de d e l o do q u e s e d es c ar r eg a d e u m s is t e ma d e tr a ta m en t o. N o

caso de se usar desagua mento mecnico, a descarga de lodo sers e mi c on t n u a: q u an t o ma i or o t e mp o d e d e sc a rg a d e l o do , m en o r s e r av a z o d e d e s ca r ga e , p o r t an t o, m e n o r s e r a c a p a c id a d e d e p r oc e ss a me n ton e ce s s r ia d a u n id a de m ec ni c a, q ue p o r s u a v e z d e te r mi n an t e p a ra oc u s t o d o in v e s t im e n t o . No c a s o d e l e i t os d e s e c a ge m , a s d e sc a r g a s de l o d os o p e r i di c a s , e n ch e n d o -s e n o m n i mo u m l e i t o e m u m a d e s ca r g a . N un c as e d ev e a pl ic ar u ma no va de sc ar ga de lo do s ob re u ma ba te la da jdescarregada anteriormente.

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S ec agem n atu ral d e l o d o

E lement o s c o n s tru t ivo s d e leit os d e s ec a gem.

Os leitos de secagem foram as primeiras unidades a sereme m p r e g a d a s p a r a p r o d u z i r l o d o s e c o . F i s i c a m e n t e , n o d i f e r e msubstancialmente dos tradicionais filtros de areia em uma rea confinadac o m p a re d es l at e r ai s e f u nd o d e al v en a ri a . A F i gu r a 5 . 1 m o st r a u me x em p lo d e um a pl a nt a ba i xa d e u m co n ju n to d e l e i to s de s ec a ge m . D o

f u n d o p a r a c i ma d i s t i n g ue m - s e a s s e g u in t e s c a m a da s e m u m l e i t o ( v i d eFigura 5.2):

(1) Um sistema de drenagem, com tubos perfurados em um leito deb r i ta 4 qu e s e a p i a so b re u m fu n do d e c o nc r et o o u al v en a ri a ,c o m u m a l i ge i ra in c li n a o p a ra f ac i li t ar a c ol e ta d a g uapercolada.

( 2 ) C a m a d a s d e b r i t a d e g r a n u lo m e t r ia d e c r e sc e n t e p a r a s e r v i r d eapio para a camada de areia mdia, que a camada filtrantepropriamente dita.

Figura 5.1 L e i au t e t p ic o d e u m s is t e ma d e l e i to s de s ec a g em .



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Figura 5.2 Composio tpica da camada drenante de um leito de secagem.

( 3 ) N a pa rt e s u pe ri or d a ca ma da d e a re i a s e c ol oc am t ij ol os se ms er em r e ju nt ad os , p ar a f ac il it ar a r e ti ra da d o l od o d ep oi s d es e c o . A d i s t nc i a e n t r e t i j o l os d e ap r o x i m ad a m e n te 2 c m. N asf e n d a s h a r e ia , q u e t e n d e a s e p e rd e r a o d e sc a r r e g ar o l o d o s e c oe p e r io d i c a me n t e p o d e s e r s u b s t it u d a p o r ar e i a no v a . ( F i g u ra5.3)

Figura 5.3 Leito de secagem convencionalconstrudo em Ponta Grossa (SANEPAR)

Figura 5.4 Leito de secagem emo p er a o d a E T E C a m b u ( S A NE P A R )

1 1 4 A l te r na t iv a s d o U s o d e R e s d uo s d o S a ne a me n to


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( 4 ) S o br e a c a ma d a d e ar e ia e t i jo l os d e sc a rr e ga d o o l od o qu e se

d e s e j a s ec a r . ( F i gu r a 5 . 4 ) . P ar a e v i t a r q u e a d e s c a rg a d e l o d oc a us e d an o c a ma d a de a r ei a , ge r al m en t e h u ma p la c a d econcreto que serve para absorver o impacto e garantir ad is tr ib ui o u ni fo rm e d o l od o. A c am ad a d e l od o q ue s e c ol oc ad e t e r mi n a a t a x a d e ap l i c a o d e s l i d o s ( k g S T S /m 2 ) q u e s e r i de nt if ic a da c o mo a v a r i ve l o p er ac io na l m a is i m po rt a nt e n od i m e n si o n a m e nt o e ot i m i z a o d o s l e i t o s d e s e c a g em .

(5) H leitos de secagem que so cobertos por plstico transparenteou vidro. Nas regies de clima frio, esta cobertura aplicada

p ri nc ip al me nt e p ar a e vi ta r o c on ge la me nt o d o l od o, q uei n te r ro m pe c o mp l et a me n te a s e c ag e m. N o B r a s il , a c o b e rt u rap r o t e ge o l o d o c o n t r a a g ua d e c h u v a q u e, d e o u t r a m a ne i r a ,p o de r e- h id r at a r o l od o , a u me n ta n do o t em p o d e se c ag e m. P oro u t r o la d o , a c ob e r t u ra l i m i t a a p e n e t ra o d a l u z s o l a r d e n t r o d ol e it o e , c o ns e q e nt e me n te , d i m in u i a a b s o r o d e e n e rg i a s ol a rq u e a f o r a m ot r iz d a e va p o ra o d a gu a . Ou t ra r a z o d aa p li c a o d e c o be r tu r a qu e , c o m o le i to co b er t o, ex i st e ap o s s i bi l i d a d e d e r e m o o d e o r g a n i s m os p a t o g n i c os a t r a v s d oa u m e n to d a t e m p e r a t u ra , r e s u l t a do d a a c u m u l a o d e e n e r g i as o l a r ( e f e i t o e s t u f a ) . T o d a v i a , a p r e s e n t a m - s e d a d o se x p e r im e n t a is q u e m o s t r am q u e a hi g i e n i za o t r m i c a s p o s s ve l q u a n d o h u m c o n j u nt o d e f a t o r es f a vo r v e is : ( 1) a l tat ax a de r ad ia o d e en er gi a so la r ( 2) l od o j de b a ix a um id ad e e( 3 ) b a i xa t a x a d e a p li c a o de s l i d os ( i . e . a c a ma d a d e l o do pequena).

Leitos de secagem ao ar livre

Nos leitos de secagem se desenvolvem dois processos que levam r e mo o d a g ua d o l o do : ( 1 ) pe r co l a o e ( 2 ) e va p or a o . N o pr o ce s s o d ep er co la o o l ei to f un ci on a ba si ca me nt e c om o u m fi lt ro e a r em o o d e g ua se d pe l a s e p ar a o d o l qu i d o ( o p e rc o la d o) e o s li d o ( a t o rt a d e l o dop e r c o la d o ) . A g u a d e p e r c ol a o q u e n o r m a lm e n t e v o l t a p ar a o s i s t e m a d et r a t a me n t o t e m u m a c o m p o si o p a r e c id a co m a do e f l u e nt e d o d i g e s t or d el od o. A p er co la o p a ra qu a nd o o lo d o p er co la do s e t or na um a s us pe ns og ro ss a, o q ue o co rr e q ua nd o a um id ad e e st n a f ai xa de 8 0% . N ae v ap o ra o , a r e mo o d a g u a s e d p el o de s p re n di m en t o d e v a po r



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d ' g ua , te nd o- se a e ne rg ia s ol a r c om o fo nt e de c al or ( o c al or l at en te d ee v a p o r a o d e g ua 2 6 00 k J / kg d e g u a) .

P a r a d i m e n si o n a r r a c i o na l m e n t e l e i t o s d e s e c a g e m n ec e s s ri o q u es e c o n h e a a p r o d u t i vi d a d e d o l e i t o , i st o , a m a s s a d e s li d o s q u e p o d e s e rp r oc e s sa d a po r u n id a de d e re a e p or u n id a de d e t em p o pa r a pr o du z ir u ml o d o c o m u m a d e t e r mi n a d a u m i d a de r es i d u a l. A p r o d u ti v i d a de d e f i n id ac o mo a r az o e n tr e a c a rg a d e s li d os a pl i ca d a e o t e mp o n e ce s s r io p a rau m c ic l o t o ta l d e s ec a ge m ( Eq u a o 1 ) .

P s = C s / T c (1)

Onde : 2P = p ro du ti vi d ad e d o l ei to ( kg ST S /m / d ia );s2C = c ar ga d e s l id os a pl ic ad a ( kg S TS /m ) ;s

T = t em po d e u m c ic lo d e s ec ag e m ( di a) .c

A varivel operacional fundamental de leitos de secagem a taxa dea p l i c a o d e s l i d o s, q u e a m a s s a d a ba t e l a da d e l o d o ( s li d o s s e co s )a pl ic a da po r u ni da de d e re a d e l ei t o. O t em po t ot al d e s e ca ge m, Tc , o uciclo de secagem, se compe de quatro perodos diferentes:

T = p e r o d o d e p r ep a ra o d o l e it o e d e sc a rg a d e l o do ;1T = p er o do d e p er co la o ;2T = p er o do d e e va po ra o e3T = p e r o d o d e c o le t a d o l o do se c o e l im p ez a d o l e it o .4

T = T + T + T + T (2)c 1 2 3 4

O s perodos T e T dependero principalmente de fatores1 4r e l a c io n a d o s c o m a di s p o n ib i l i d ad e d e e q ui p a m e n to s e m o d e o b r a p ar ao pe ra r o s l ei to s. Em co nt ra st e, os pe r od os T e T d ep en de m2 3p r i n c ip a l m e n te d e f a t o re s s o b r e os q u a i s n o se t e m m u i t o co n t r o le : an a tu r ez a do lo d o a se r s e ca d o e o c l im a (r a di a o , u m id a d e d o a r ,t em pe ra tu ra , v en to ). O v al or n um r ic o d e T + T n or m al me nt e mu it o1 4m en or q ue o de T + T . Em pr in c pi o, po de -s e c on si de ra r q ue o s t em po s T2 3 1a T s o s eq en c ia i s, e m b or a a e v a po r a o o c or r a e nq u a nt o h p e rc o la o .4T o da v ia , a t a x a de p e r co l a o m u i to m a i or q u e a d e e v ap o ra o , d e m o do

q u e p eq u e n o o e r r o em s e c o ns i d e r ar o s p r o ce s s o s co m o s e q e nc i a i s .



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T e n d o -s e e m v i s t a q u e h v r i o s f a t o r es e n vo l v i d o s n o p ro c e s s o d es e c a g e m d o l o do e m le i t o s e q u e e m m u it a s c ir c u n s t n c i a s s o v a r i ve i s

d e s c o n he c i d a s o u i mp r e v i s v e i s , n o p o s s v e l d e r i v ar u m a e q u a o g e r a lp a r a di m en s io n ar e o t i mi z ar u m l e it o d e s e ca g em . P o de - se e n co n tr a r u m as ol u o e m p ri ca m e d ia nt e u m a i n ve st ig a o e xp er im en ta l q ue p er mi tad e te r m in a r a in f lu nc i a d a t a xa de ap l ic a o d e s li d os so b re o te m pon e c e s s r i o d e p er c o l a o e d e e v a p or a o , a t a l c a n a r u m a d e t er m i n a dau mi d ad e r es id ua l d es ej ad a. N es sa i nv es ti ga o, q ue p od e s e r ea l iz ar e me s c a l a de l a b o ra t r i o, d e t e r mi n a - s e o t e m p o n e c e s s r i o p a r a p er c o l a o ee v ap o r a o em f u n o d a ta x a de a p l ic a o d e s l id o s pa r a umd e t e r m in a d o l o d o e u m c o nj u n t o d e c on d i e s c l i m ti c a s . A s e g u i r

descreve-se o procedimento experimental.

Determinao do tempo para percolao

Q u an d o o l od o l an ad o n o l e it o , i n ic i am - se i m ed i at a me n t e o sp r o c e ss o s d e pe r c o l a o ( f i l t ra o ) e d e e v a p o ra o d a gu a do l o d o . A g u ap e rc o la d a co l et a d a p e l o d r en o e d ev e s er e n vi a da p a ra o s i st e ma d et ra ta m en to . A t ax a de p er co l a o d ep en de d a na tu re z a d o l od o (s e b eme s ta b i li z ad o ou n o ) e d a t a xa d e a p li c a o d e s li d os . Qu a nt o ma i se s t a b i li z a d o , m a i o r es e m a i s d e n s o s o s f l oc o s d o l o d o , fa v o r e ce n d o as e pa r a o da s f as e s . Q u a nt o m ai o r a p e rd a d e c a rg a s ob r e o l e it o , ma i ors e r a t a x a de p e rc o la o. A g r an u lo m et r ia d o m e io d e f i lt r a o n o t e minfluncia, o que est de acordo com a teoria de filtrao de suspenses, quem o s t r a q u e a p e r d a d e c a rg a d u ra n t e a f i l t r a o s e d e v e c a m ad a d e t o r t af i l t r ad a ( l o d o ) qu e s e f o r ma s o b r e o l e it o e n o r e s is t n c ia d o l e i t of i l t r a n t e . E m s u s p e n s e s f i n a s c o m o n a f i l t r a o d e g u a d ea b a s t ec i m e n t o, a p e r d a d e ca r g a s e ac u m u l a no p r p r io m e i o f i lt r a n t e e n o

s e f o r m a u m a t or t a s o b r e o m ei o . P e l a m e sm a r a z o , o m e io f i l t r a nt e n ol e i t o d e s e c a g e m n o co l m a t a, i s t o , a p e r d a d e c a r g a s o b r e o m e i o fi l t r a nt en o a u m e n ta c o m o t e m p o e p o de s e r u s a d o m u it a s v e z es . G e r a l me n t e , e ml e it o s d e se c ag e m a a re i a n o s u b st i t u d a. E n t re t an t o, h a v er n ec es si da de d e re po si o, p oi s se mp re s e pe rd e u m po uc o d e a re ia a or e m o v er u m a b a t e l ad a d e l o d o .

A percolao continua at que a frao de slidos no lodo alcance umv al or d e a pr ox im ad am en te 2 0 %. A p ar ti r d es te p on to , a ni ca m an e ir a de

s e r e mo v er a g u a a tr a v s d a e va p o ra o . A e v ap o ra o p r o ce d e a u m at a xa b e m m a is l e nt a d o q u e a pe r co l a o e , p or e s ta r a z o , o p r oc e ss o q u e



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e m g r an d e pa r te d e te r mi n a o te m po m n im o e c o ns e q e nt e me n te a r eam n i m a n ec e s s ri a d o l e i to p a r a u ma d e t e r m in a d a p r od u o d e l o d o . I ss o

a pe sa r d o f at o da q ua nt id ad e d e g ua p er co la da s er b em m ai or q ue a d egua evaporada.

O t e mp o d e p e rc o la o e m f un o d a t ax a d e a pl i c a o d e s li d os p o des e r a v a l i ad o co m au x l i o d e eq u i p a me n t o s s i m p l e s. P or e x e m p l o, um t ub ot r a n s p ar e n t e q u e f u n c i on a c om o u m l e i t o d e s ec a g e m p i l o t o, t e n do - s e u m ac a m ad a d e b r it a e d e a r e ia s o br e o q ua l s e a pl i c a o l o do . D et e rm i na - se ot e m p o e o v o l u m e d a g u a p e r c o la d a e m f u n o d o t e m p o a t q u e n o h a j am a i s p e r c ol a o . A F i g u r a 5 . 5 m os t r a u m e s q ue m a d o e q u i p am e n t o .

N a e xe c u o d e ss e s te s te s , d ev e -s e t er o c u id a do d e q u e a ar e ia f i qu ec o b e r t a d e g u a a nt e s d e s e c ol o c a r o l o d o , p ar a q u e o a r p r e s e nt e n o s v a zi o sd o m ei o f i lt r a n t e s e d es p r e n da ( d e o u t r a m a n e i r a e s t e a r i r i a p r e j u di c a r ap er co la o ). A o us ar t ub os d e v r io s di m e tr os ( de 5 0 a 2 50 m m) ,d em on st ro u- se e xp er im en ta lm en te q ue o d i me tr o d o tu bo n o t emi n f l u n c i a so b r e a t a xa d e p e r c o la o . E m o ut r a s p a l a v r as , n o n ec es s ri o s e p re oc up ar c om o ef ei to d a p ar ed e q ue p od er ia fa ci li ta r oescoamento de gua.

Quando se colocam tijolos como suporte para o lodo, as fendas entree le s de ve m es ta r c he ia s de a re ia . A re a di sp on v el p ar a es co am en toa t r a v s d o me i o f il t r a n t e, n a s f e n d a s, b em m e n or q u e n a t o r t a d e l o d osobre o leito. No entanto, observou-se experimentalmente que a colocaod e t i j ol o s n o in f lu i s o br e a t a x a d e pe r co l a o. I st o s e d e ve a o fa t o q u e ap e r d a d e c a r g a ( q u e d e t e r m i n a a t a x a d e p e r c o l a o ) s e d predominantemente na camada da torta percolada e no no meio filtrante.

Desta maneira, a distncia deixada entre tijolos ou blocos no afeta a taxade percolao.



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O s d a d os e x p er i m e n t ai s i n di c a m q ue o t e m p o d e p e r co l a o a u m e n taq u a d r a ti c a m e nt e c o m a t a x a d e a p l i c a o d e s l i do s , m a s i n d e pe n d e d ac o nc e n tr a o i n ic i al d o l o do . L e va n do - s e em c o n si d er a o u m a g ra n deq ua nt id ad e d e d ad os e xp er im en ta is , s ug er e- se a s eg ui nt e e qu a oemprica para correlacionar os dois parmetros:

2T = (C s /K ) + K (3)2 1 2C = T a xa d e ap l ic a o d e s l id o s (k g S T S. m -2 ) (1 5


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T e m po d e e va po r a o

O d im en si on am en to r ac io na l d a re a d e u m l ei to d e s ec ag emd e p e n d e fu n d a m en t a l m en t e d a t a x a d e e v a p o ra o d a g u a do l o d o , u m av e z q u e e s t e p r o c e ss o l e n t o , i nf l u e n ci a n d o , p or t a n t o, s i g n i f ic a t i v am e n t e ot em p o d e u m c ic lo c o mp le to d e s ec ag em . A p s c om pl e ta r a p e rc ol a o , at a xa d e e va po ra o p od e s er d et er mi na da pe la pe rd a d e m as sa de u mm o d e l o d e u m l ei t o c o n t en d o u m a b a t el a d a d e l o d o a o l on g o d o t e m p o . Ov o lu m e ( = m a s sa , um a ve z q u e 1 m l = 1 g ) d e g u a e v ap o ra d a d i vi d id o pe l area do leito a taxa de evaporao.

N u ma t e nt a ti v a d e se p ar a r a i n fl u n c ia d e f a to r es l i ga d os a o c l im ad e f a to r e s li g ad o s a o lo d o, c o n v m c o rr e la c io n a r a t a x a d e e v ap o ra o d eu m a b at e la d a d e lo d o co m a t a xa d e e v ap o ra o d e u m v ol u me d e g uad i sp o s ta li v re m en t e e m um mo d e lo de l ei t o ( q u e t e r f un d o n e gr o p a raa b s o r o m x i m a d a e n e r gi a s o l a r ) . A t a x a r e l a t iv a d e e v a p o r a o a r a z oe nt re a ta xa de e va po ra o d a gu a n o l od o e a t ax a d e e va po ra o d omodelo com gua.

O m o de l o d o l e i t o d e s ec a g e m d e v e r e p r e s en t a r t o c o n f i av e l m e nt eq u an t o p o s s v el a s ta x as d e e v ap o ra o , ma s o t a ma n ho d e st e d e ve s erl i m i t a do d e m o d o q ue s e p os s a m e d ir c o m f a c il i d a d e a s p e r d as d i ri a s d em a ss a d ev i do e xp o s i o s c on d i es a m bi e nt a is e s pe c f i ca s . Is t o p o ss ve l q u an d o s e us a u m l e it o p eq u en o , p o r e x em p lo , 2 5* 3 0 c m 2 , c o mf u n d o e l a d o s is o l a d os t e r m ic a m e n te . S a b e- s e q u e , q ua n d o o l o d o s e c a , oseu volume diminui, de modo que um leito inicialmente cheio depois dea l g u m te m p o de e v a p or a o t e r a s u p e r f c i e d e l o d o b e m a b ai x o d a a l t u r ad a pa r ed e l a te r a l, o q u e p r ej u d ic a a e va p or a o de v id o a e fe i to s des o mb r ea m e nt o . Pa r a el i mi n ar e s t e e f ei t o, c o ns t r i -s e a p a re d e l a te r al e ms e g m e nt o s . C a d a s e gm e n t o p o de s e r r e m o v id o q u a n d o n e le n o h m a i sl o d o . A F i g u r a 5 .7 u m a r e p re s e n t a o d o m o d e lo d e l e i t o p ar a p e s q ui s a s .

U m e x em p l o nu m r i co d o r o te i ro d e c l cu l o p ar a e n co n tr a r a t a x ar e l a t iv a d e e v a p o ra o s e e n c o n t ra n a T a b e l a 5 . 1 . N e s t a t a be l a e n c o n tr a m -s e os d ad os b s ic os p ar a ca lc ul ar a t ax a de e va po ra o d e g ua e m u mm o d e l o d e l e i to n o c o be r t o c om r e a de 0 , 2 5 *0 , 1 6 = 0 , 0 4 m 2 . O p e r a ra m - s e

d o i s m o d e l o s d e l e i t o , s e n d o q u e n o p ri m e i r o f o i c o l o c ad a u m a b a t e l ad a d el o do e n o s e g un d o u m a qu a nt i da d e d e g u a . A b a te l ad a d e l o do p e rc o la d o( p es o m i do ) t in h a um a m a ss a d e 5 .0 8 k g e u m a u mi d ad e i n ic i al d e 7 6 % e ,



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portanto, um peso de slidos secos de 1,21 kgSTS. Calcula-se, portanto,q u e a t a x a d e s l i do s a p l i c a da f o i d e 1 , 2 1 / 0 ,0 4 = 3 0 k g S T S /m 2 .

Figura 5.7 M o d el o d e l e i to d e s e c a ge m c on s t r u d o em m a d ei r a n av a l r e v es t i da c o m

i m p er m e ab i l i za n t e p r e to e b o r r a c ha d e s i l i c o n e.

T en do -s e o s v al or es da ma ss a d e l od o d ur an te o ex pe ri me nt o es u po n d o- s e q u e a m as s a d e s l id o s n o v a ri a d u ra n te a e v a po r a o, p o ss v el d e t er m in a r a u m i da d e d o l o d o e m f u n o d o t e mp o . P a ra ta n to ,d i v i d e -s e a m a s s a m o m en t n e a d e gu a n a s a m o s tr a s d e l o d o p e l o p es ototal:

U = P / (P +P ) = (P -P )/P (4)a a t s ts

Onde:



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U = u m i d a d e m d i a da a m o s t ra e m e v ap o r a o ;P = M as sa t ot al d a am os tr a (k g) ;t

P = M as sa d a g ua n a am os tr a (k g) ;aP = M a ss a d os s li d os n a am o st r a (k g ) (= 1 , 21 k g ST S n o e xe m pl o ).s

A partir da variao da massa da batelada de lodo e conhecendo-se am a s sa de s l id o s a p li c ad o s ( n o e x em p l o 1 , 21 kg S T S) , c a lc u lo u -s e av a r i a o d a u m i d a d e ( c ol u n a 3 ) e a e v a p o r a o a c u m u l at i v a d e g u a n ol e i t o c o m o l o d o ( c o l u na 4 ) . T a m b m f o i d e t e r mi n a d a e x p er i m e n ta l m e n t e aevaporao em um leito apenas com gua (coluna 5). Finalmente, calculou-s e a t a x a r e la t i v a d e ev a p o r a o ( c o l u na 6 ) c o m o a ra z o e n tr e o s d a d os d e

c o l u n a 4 e co l u n a 5 . Co m o s d a d os d a T a b e la 5 . 1 , p o de - s e r e l a c io n a r a t a x ad e a p li c a o de s l i do s ta x a re l at i va d e ev a po r a o ( c ol u n a 6 ) e u m i d a d e r e s i d ua l ( c o l u n a 3 ) .

N o s d a d o s d e T a b el a 5 . 1 , a t a x a d e e v a p o ra o d e t e r mi n a d a f o i a t a x ab r u t a , i nc l u i n do o e f e i t o d e ch u v a . N o ca s o , a p r e ci p i t a o ( 7 3 m m n op er o do ) fo i m ui to m en or q ue a e va po ra o b ru ta ( 38 4 mm ). E ss a as i t u a o u s u a l n o i n t e ri o r d o N o r d es t e d o B r a si l .

O s d a d os d a T a b e l a 5 . 1 s o s u f ic i e n t es p a r a s e e s ti m a r o t e m po d ee va po ra o p ar a q ua lq ue r v al or d e u mi da d e f in al d es e ja da , d es de q ue s e


Lodo Prosab 1 140 Final

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