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Sistemas de Filtração: Filtro Prensa vs Leito de Secagem

Uma comparação entre filtro prensa e leito de secagem

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

As perguntas levantadas foram: 

- como cada processo opera? 

- quais os principais problemas encontrados em cada processo? 

- quais as características de cada processos? 

- quais os custos envolvidos em cada processo?

- qual a geração de lodo de cada processo? 

Conceitos 

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

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

· facilitar o manuseio (coleta e tamboramento) do lodo 

· tornar o manuseio mais seguro 

· reduzir o volume de lodo gerado 

· reduzir o custo de transporte e disposição final do lodo 

A torta remanescente no meio filtrante varia em volume de acordo com o processo de filtração utilizado.

LEITO DE SECAGEM 

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

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

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

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

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

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

PRINCIPAIS PROBLEMAS 

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

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

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

FILTRO PRENSA 

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

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

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

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

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

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

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

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

- granulometria dos sólidos 

- porcentagem de sólidos 

- temperatura do lodo 

- tipo de floculante / redutor de ph utilizado

PRINCIPAIS PROBLEMAS 

Este processo só pode ser utilizado em operações por bateladas.

Aspecto técnico-econômico 

QUADRO COMPARATIVO

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

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

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

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