Co-disposição de lodo centrifugado de Estação de Tratamento de Água (ETA) em matriz de concreto: método alternativo de preservação ambiental

Abstract

O crescimento da demanda por água potável tem implicado em um aumento da quantidade de resíduos nas estações de tratamento de água (ETA). Apesar destes terem sido gerados por processo erosivo do solo nos mananciais que antecedem as ETAs, o tratamento químico requerido para a sua remoção obriga a uma disposição correta para não impactar, negativamente, o meio ambiente. Até agora, o destino mais comum para o lodo de ETA são os cursos d'água, mesmo ele sendo considerado um resíduo sólido. Neste trabalho, é proposta alternativa de co-disposição deste resíduo, ainda úmido, em matrizes de concreto, substituindo-se parcialmente seus insumos: os agregados miúdos e o cimento, cuja extração e emprego também causam impacto ambiental. Inicialmente, caracterizaram-se os insumos do concreto (cimento Portland CPII-F 32, areia e brita), além do lodo extraído da ETA Passaúna, localizada na região metropolitana de Curitiba. Para os estudos de dosagem, utilizou-se um concreto-referência (sem adição de lodo) e traços de concreto com teores de 3, 5, 7 e 10% de lodo em relação ao peso de areia e em substituição à mesma. Nos concretos resultantes foram avaliadas propriedades tanto no estado fresco quanto no endurecido. O lodo é constituído, praticamente, de compostos de Si, Al e Fe, e do argilomineral do grupo caulinita, tendo teor de umidade em torno de 87%. Nos ensaios de resistência à compressão, as dosagens até 5% apresentaram um f c28 maior que 25 MPa. Para as dosagens com teores de lodo superiores a 5%, o f c28 foi menor, principalmente, para a dosagem de 10%. A análise dos dados permite concluir que os traços com até 5% de lodo podem ser aplicados em situações que vão desde a fabricação de artefatos e blocos até a construção de pavimentos em concreto de cimento Portland. Em relação às misturas com teores acima de 5%, a sua utilização é restrita a aplicações em que a trabalhabilidade não é um parâmetro primordial, como contrapisos, calçadas e pavimentos residenciais.The increase in the demand for drinking water implies in an increase in sludge production in Water Treatment Plants (WTP). Despite the fact that this residue is generated by soil erosion in upstream locations, the required chemical treatment for its removal compels to correct disposal in order not to induce negative impact on the environment. So far, the common destination for the sludge is the river courses, even though it is classified as solid residue. In this work, an alternative disposal of the humid sludge in concrete matrixes is proposed, partially replacing fine aggregates (sand) and cement, whose extraction and application also cause environmental impact. Initially, the materials used in concrete (filler-modified Portland cement, fine and coarse aggregates) were characterized, as well as the sludge obtained from Passaúna WTP, located in Curitiba's metropolitan area. For the materials research, a reference concrete (with no addition of sludge) and four concrete mixtures with sludge contents of 3, 5, 7 and 10 wt.% (replacing fine aggregate) were produced. The properties of fresh and hardened concretes, including the compressive strength, were evaluated. The sludge is composed by Si, Fe and Al compounds, and by clay minerals of kaolinite group, and its moisture content is about 87%. In compressive strength testing, the mixtures containing up to 5% of sludge presented a f c28 higher than 25 MPa. For sludge contents over 5%, f c28 was lower, especially for the concrete with 10% waste. It could be concluded that the mixtures with up to 5% sludge from WTP can be employed in applications ranging from the manufacture of concrete artifacts and bricks to the construction of Portland cement concrete floors. On the order hand, the use of more than 5% sludge in concrete is restricted to applications where the workability of concrete is not a required parameter, such as residential pavements, sidewalks and floors.