Resposta rápida: O lodo é espessado antes de ser desidratado porque os equipamentos de desidratação são dimensionados com base no volume de lodo que devem processar, e não nos sólidos secos nele contidos. Elevar um lodo de 1% para 4% de sólidos remove três quartos da água e reduz o volume em 75%, de modo que o filtro-prensa, sua bomba de alimentação, a dose de polímero e o tempo de ciclo diminuem proporcionalmente. Espessadores por gravidade, flotação por ar dissolvido, espessadores de tambor rotativo e espessadores de correia por gravidade são as escolhas comuns; qual deles depende de o lodo ser primário, biológico, químico ou mineral. Um filtro-prensa alimentado com 3–6% de sólidos realiza de duas a quatro vezes mais ciclos por dia do que um alimentado com 1%.
O que o espessamento faz e por que ele vem primeiro
Espessamento e desidratação são a mesma operação em escalas diferentes. Ambos removem água do lodo; o espessamento eleva o teor de sólidos de menos de 1% para 3–8%, e a desidratação eleva esse teor para 20–40% de sólidos ou mais. A razão pela qual são etapas separadas é que o equipamento que realiza a primeira tarefa de forma econômica não consegue realizar a segunda, e o equipamento que realiza a segunda tarefa não tem condições de realizar a primeira.
Considere uma planta que produz uma tonelada de sólidos secos por dia como lodo ativado residual a 0,8% de sólidos. Isso equivale a 125 m³ de lodo. Adensado a 4%, passa a 25 m³. Um filtro-prensa que recebesse o lodo não adensado passaria a maior parte de cada ciclo apenas enchendo-se de água, e a bomba estaria empurrando 100 m³ de água por dia através do tecido sem qualquer benefício. Adensado, a mesma tonelagem cabe em uma prensa de um terço do tamanho operando em ciclo normal. A mesma aritmética se aplica a prensas de correia, centrífugas e prensas de parafuso.
O espessamento também estabiliza a alimentação. Os equipamentos de desidratação apresentam o melhor desempenho com uma concentração de alimentação consistente; um espessador suaviza as oscilações provenientes da purga do clarificador e de perturbações do processo, e proporciona um volume de amortecimento para que a prensa possa operar em um turno enquanto a estação de tratamento opera continuamente. Nosso artigo sobre quanto lodo uma estação de tratamento de efluentes produz fornece o método para estimar a carga diária.
Os métodos de espessamento
| Método | Alimentação típica | Sólidos espessados típicos | Melhor em | Fraco em |
|---|---|---|---|---|
| Espessador por gravidade (tanque circular com ancinho de dentes) | 0.5–2% | 3–8% (primário), 2–3% (biológico) | Lamas primárias, químicas e minerais que sedimentam | Lodo ativado residual (entra em decomposição séptica, flutua, atinge apenas 2–3%) |
| Flotação por ar dissolvido (DAF) | 0.3–1% | 3–5% | Lodo ativado residual, lodos oleosos e leves | Sólidos minerais pesados; energia para saturação de ar |
| Espessador de correia por gravidade | 0.5–1.5% | 4–7% | Lodo biológico com polímero; simples e compacto | Precisa de polímero; aberto a odores; água de lavagem de correia |
| Espessador de tambor rotativo | 0.5–1.5% | 5–9% | Lodo biológico com polímero; fechado, ocupando pouco espaço | Precisa de polímero; entupimento da tela por fibra ou graxa |
| Centrífuga (modo de espessamento) | 0.5–1.5% | 4–8% | Onde o espaço é muito reduzido e o odor deve ser contido | Potência, manutenção, polímero |
| Tanque estático de retenção de lodo (sedimentar e decantar) | 1–3% | 2–5% | Pequenas plantas, lamas químicas e minerais | Lento; o lodo biológico entra em decomposição séptica |
O padrão é que as lamas que sedimentam por si próprias, ou seja, lamas primárias, físico-químicas e minerais, são espessadas por gravidade, enquanto as lamas biológicas que não sedimentam bem são espessadas por flotação ou por um espessador mecânico assistido por polímero. O nosso guia para quando a DAF é necessária cobre o caso de flutuação com mais detalhes.
Como o espessamento altera o filtro-prensa
Um filtro-prensa é uma máquina em batelada com volume de câmara fixo. Cada ciclo enche as câmaras com torta, e o tempo de ciclo é o tempo necessário para formar essa torta a partir da alimentação. Os sólidos da alimentação afetam-no de três maneiras:
- Preencha o tempo. Com 1% de sólidos, uma câmara deve receber aproximadamente 30 vezes o seu próprio volume de lodo para encher com torta; com 4%, cerca de 8 vezes. A etapa de enchimento diminui de horas para bem menos de uma hora.
- Desgaste e entupimento da tela. Cada metro cúbico de água forçado através do tecido transporta finos para o seu interior. Uma alimentação espessada significa menos água por quilograma de torta e tecidos mais limpos.
- Polímero. O polímero é dosado por quilograma de sólidos secos, mas a mistura é melhor e a dose menor quando o lodo é concentrado antes do condicionamento, e não depois.
O resultado prático é que uma prensa alimentada com 3–6% de sólidos completa duas a quatro vezes mais ciclos por dia do que a mesma prensa alimentada com 1%, portanto a prensa que suporta a carga é menor e mais barata. Em termos de dimensionamento, o valor de sólidos na alimentação é o primeiro número que solicitamos, porque altera a contagem de placas mais do que qualquer outro parâmetro isolado. Ver como calcular a capacidade do filtro-prensa e Quantas placas de filtro eu preciso.
Quando você pode pular o espessante
Nem toda planta precisa de um estágio separado de espessamento:
- Lamas químicas e minerais De um underflow de clarificador, muitas vezes já estão com 3–10% de sólidos e vão diretamente para a prensa. Lodos de galvanoplastia, curtume, têxtil e mineração geralmente se enquadram neste grupo.
- Pequenas ETEs e ETPs Abaixo de cerca de 500 m³/dia, geralmente adensa-se no tanque de armazenamento de lodo por sedimentação e decantação durante a noite, o que é suficiente para alimentar uma prensa pequena a 2–3%.
- Plantas de MBR mantenha seu licor misto em 8–12 g/L, então seu lodo residual já está próximo de 1% e um espessador de tambor rotativo ou FAD geralmente é necessário antes de uma prensa; não há lodo primário para ajudar.
A regra geral: se a lama que chega à prensa tiver menos de 2% de sólidos, o adensamento se pagará pelo tamanho da prensa; se estiver acima de 3%, um adensador acrescenta pouco. Entre 2% e 3% depende de quantas horas por dia a prensa pode operar.
Espessamento no trem de tratamento
Em uma ETP típica, o trem é composto por decantador primário e decantador secundário → mistura de lodo → espessador → (digestor, se presente) → condicionamento → desidratação. Em uma ETP, geralmente é decantador ou DAF → tanque de armazenamento de lodo → condicionamento → desidratação, com o tanque de armazenamento fazendo o espessamento. Na mineração e no processamento mineral, o espessador é uma unidade de alta taxa de grande diâmetro alimentando a prensa com 30–60% de sólidos, e os papéis de "espessador" e "desidratação" são os mesmos acima em uma concentração muito maior. Nosso ETP vs STP e desaguamento de rejeitos de mineração Os artigos mostram onde a imprensa se posiciona em cada um.
Escolhendo o espessante com a prensa em mente
Dois pontos importam para a prensa a jusante. Primeiro, o polímero adicionado num espessante mecânico condiciona a lama uma vez; adicionar mais na prensa para um segundo condicionamento é normal, mas os dois produtos devem ser compatíveis e a dose total deve ser verificada por jar test em vez de assumida. Segundo, a lama espessada deve ser bombeável para a prensa: acima de 6–8% de sólidos, a lama biológica torna-se difícil de bombear com uma bomba centrífuga e necessita de uma bomba de cavidade progressiva ou de pistão, e o tanque de retenção de lama necessita de um misturador para impedir a estratificação. A nossa página sobre equipamentos de tratamento de efluentes lista opções de espessamento e bombeamento que combinam com nossas prensas, e condicionamento de polímero para tecido de filtro-prensa cobre o lado da dosagem.
Perguntas frequentes
Por que o lodo é adensado antes da desidratação?
Porque os equipamentos de desidratação são dimensionados com base no volume de lodo. O adensamento de 1% para 4% de sólidos remove três quartos da água, portanto, o filtro-prensa, a bomba de alimentação, o polímero e o tempo de ciclo são todos menores. Também uniformiza a concentração de alimentação e proporciona armazenamento de tampão.
Que concentração de sólidos devo alimentar em um filtro-prensa?
Para lamas biológicas e mistas, 3–6% de sólidos é uma boa meta; para lamas químicas e minerais de um clarificador, 3–10% é típico e não necessita de espessador separado. Abaixo de 2%, um espessador se paga pelo tamanho da prensa.
Qual espessante é melhor para lodo ativado residual?
Flotação por ar dissolvido, um espessador de correia por gravidade ou um espessador de tambor rotativo, todos os quais atingem 4–7% de sólidos. O espessamento por gravidade sozinho atinge apenas 2–3% em lodo ativado residual e o lodo tende a entrar em decomposição séptica.
Posso omitir o espessante?
Frequentemente, para lamas químicas e minerais que já saem do clarificador com 3% ou mais, e para pequenas estações que sedimentam e decantam no tanque de armazenamento de lamas. Lamas biológicas diluídas abaixo de 2% quase sempre se beneficiam de um espessador.
O espessamento reduz o consumo de polímero?
O polímero é dosado por tonelada seca, pelo que o total não diminui automaticamente, mas a mistura e a formação de flocos são melhores em lamas concentradas e, na prática, a dose combinada de espessador mais prensa é geralmente inferior à dosagem de lamas diluídas diretamente na prensa.
Como a quantidade de sólidos na alimentação afeta o tempo de ciclo do filtro-prensa?
Fortemente. Com 1% de sólidos, uma câmara precisa de cerca de 30 volumes de câmara de lodo para encher com torta; com 4%, cerca de 8. A prensa completa duas a quatro vezes mais ciclos por dia com lodo adensado, portanto uma prensa menor processa a mesma tonelagem.
Diga-nos o seu tipo de lodo, sólidos secos diários e concentração atual da alimentação, e nós diremos se vale a pena adicionar um espessador e dimensionaremos a prensa de qualquer forma: solicitar uma proposta de espessamento e desidratação.
Referências: US EPA — Ficha Técnica de Tecnologia de Biossólidos: Adensamento por Gravidade, US EPA — Ficha Técnica de Tecnologia de Biossólidos: Espessamento e Desidratação por Centrífuga, US EPA — Ficha Técnica de Tecnologia de Biossólidos: Filtro-Prensa de Placas Recessadas.