Manejo de lodos de estações de tratamento de água: tratamento e valorização de resíduos na composição de massa para cerâmica artística

Abstract

Neste trabalho foram avaliadas técnicas para o manejo integrado (tratamento e aproveitamento) de lodo de estação de tratamento de água (ETA), na perspectiva de preservação ambiental e de valorização de resíduo. Foram investigadas duas opções de tratamento – tratamento térmico e químico – bem como o uso do lodo na produção, por via líquida, de massa cerâmica artística destinada à queima em alta temperatura (grês). Após tratamento térmico do lodo, rico em hidróxido de alumínio e matéria orgânica, como todo lodo gerado no tratamento de água com turbidez baixa e cor elevada utilizando coagulante a base de alumínio, obteve-se um produto com alto teor de alumina. A incorporação em massa cerâmica desse lodo tratado, como substituto do quartzo, foi capaz de aumentar a resistência mecânica das peças cerâmicas em até 50%, em média, atingindo valores de resistência à flexão acima de 60MPa. Por sua vez, o tratamento químico, baseado na técnica de recuperação de coagulante de lodo de ETA, teve como objetivo reduzir os teores de hidróxido de alumínio / ferro e de matéria orgânica presentes nos lodos de ETA, componentes estes que interferem na qualidade da cerâmica. O condicionamento por via alcalina, utilizando 10% em volume de NaOH 1N, reduziu cerca de 50% de matéria orgânica e de 60% de hidróxido de alumínio dos lodos gerados no tratamento da água utilizando sulfato de alumínio ou PAC. O lodo tratado quimicamente pode ser incorporado à barbotina cerâmica, sem necessidade de etapa de desaguamento, na proporção de 40% (peso úmido) para produção de peças artísticas com resistência à flexão típica de louça de mesa (entre 30 e 50 MPa) e absorção de água abaixo de 10% (cerâmica semi-vitrificada). O alto teor de umidade (94%) do lodo dispensa a adição de água à massa cerâmica; além disso, devido ao sódio residual do tratamento químico, o lodo substitui o defloculante químico convencionalmente usado. No entanto, é necessário manter o teor de sólidos da barbotina abaixo de 60% para controle de tixotropia excessiva.

In this work techniques for the integrated management (treatment and recovery) of water treatment plant (WTP) sludge were evaluated from the perspective of environmental preservation and waste valorization. Two treatment options were investigated – thermal and chemical treatment –, as well as the use of the sludge in the production of liquid artistic ceramic mass for high-temperature firing (stoneware). After thermal treatment of the sludge, rich in aluminum hydroxide and organic matter, like any sludge produced in the treatment of water with low turbidity and high color using aluminum-based coagulant, a product with high alumina content was obtained. The incorporation in ceramic mass of this treated sludge, as a substitute for quartz, was able to increase the mechanical strength of ceramic pieces by up to 50% on average, reaching flexural strength values above 60MPa. The chemical treatment, based on WTP sludge coagulant recovery technique, aimed at reducing the levels of aluminum / iron hydroxide and organic matter present in WTP sludge, components that interfere in the quality of the ceramics. Alkaline conditioning, using 10% by volume of 1N NaOH, reduced about 50% of organic matter and 60% of aluminum hydroxide in the sludge produced from water treatment with aluminum sulfate or CAP. The chemically treated sludge can be incorporated into ceramic slip, without the need for a dewatering step, in the proportion of 40% (wet weight) for the production of artistic pieces with resistance to bending typical of tableware (between 30 and 50 MPa) and absorption of water below 10% (semi-glazed ceramic). The high moisture content (94%) of the sludge makes it unnecessary to add water to the ceramic mass; in addition, due to residual sodium from the chemical treatment, the sludge replaces the conventionally used chemical deflocculant. However, it is necessary to keep the slip solids content below 60% in order to control excessive thixotropy.