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AVALIAÇÃO DO AUMENTO NO CONSUMO DE COAGULANTE DA ETE UBERABINHA DEVIDO À REAÇÃO DE SULFETOS Químico: Jader de Oliveira Silva Supervisor de Operações –

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Apresentação em tema: "AVALIAÇÃO DO AUMENTO NO CONSUMO DE COAGULANTE DA ETE UBERABINHA DEVIDO À REAÇÃO DE SULFETOS Químico: Jader de Oliveira Silva Supervisor de Operações –"— Transcrição da apresentação:

1 AVALIAÇÃO DO AUMENTO NO CONSUMO DE COAGULANTE DA ETE UBERABINHA DEVIDO À REAÇÃO DE SULFETOS Químico: Jader de Oliveira Silva Supervisor de Operações – ETE Uberabinha (DMAE – Uberlândia) Uberlândia, 07 de maio de 2014

2 1.INTRODUÇÃO ESGOTOSPOLUENTES Matéria particulada dissolvida ETE UNIDADES DE TRATAMENTO

3 1.INTRODUÇÃO  Unidades de Tratamento de Esgoto O tratamento de esgotos pode ser dividido em níveis de acordo com o grau de remoção de poluentes ao qual se deseja atingir. Preliminar Primário Secundário Terciário.

4 1.INTRODUÇÃO  Nível de Tratamento: Terciário Poluentes Removidos:  Nutrientes  Patogênicos  Compostos não biodegradáveis  Metais pesados  Sólidos inorgânicos dissolvidos  Sólidos em suspensão remanescentes  Matéria orgânica remanescente

5 1.INTRODUÇÃO Figura 1 Configuração típica de uma estação de tratamento com reator UASB e FAD. Fonte: CHERNICHARO, C.A.L. Environmental Science and Bio/Technology (2006).

6 1.INTRODUÇÃO  Processo Anaeróbio: Desnitrificação: Orgânicos + NO 2 - /NO 3 -  N 2 (g) + CO 2 (g) Sulfetogênese: Orgânicos + SO 4 2-  H 2 S(g) + CO 2 (g) Metanogênese: Ácidos orgânicos  CH 4 (g) + CO 2 (g) H 2 S HS - + H + K = 1,1 x (reação 1) HS - S 2- + H + K = 1,0 x (reação 2)

7 2. EFLUENTE UASB separador trifásico manta de lodo leito de lodo alimentação Sólidos Suspensos Matéria orgânica Fósforo e Nitrogênio EUTROFIZAÇÃO PARÂMETROSPARÂMETROS DEDE LANÇAMENTOLANÇAMENTO Figura 2 Configuração reator UASB.

8 3. PÓS-TRATAMENTO MATERIAL ORGÂNICO P FeCl 3 ou PAC COAGULAÇÃO Reator anaeróbico Efluente H 2 S + HS - EFLUENTE COAGULADO Formação de FeS (s) caso sulfeto presente em determinada concentração. Utilizando FeCl 3 como coagulante Consumo de parte do coagulante devido a reação com sulfetos.

9 3. PÓS-TRATAMENTO FeS (s) Precipitado de tonalidade escura Cor ao efluente tratado

10 4. REAÇÕES FeCl 3 COM SULFETO: Fortemente influenciadas pelo pH do meio; Consequentemente será influenciada pela forma molecular apresentada pela espécie de sulfeto; 2 Fe(OH) 3 (s) + 3 H 2 S (aq)  2 FeS (s) + S° (s) + 6 H 2 O (l) (1) 2 Fe 3+ (aq) + HS - (aq)  2 Fe 2+ (aq) + S° (s) + H + (aq) (2) H 2 S HS - S 2- pH ácidopH neutro pH básico (< 6)(=7) (> 8)

11 5. HIDRÓLISE DO CLORETO FÉRRICO FeCl 3 (aq) + 3 H 2 O (l)  Fe(OH) 3 (s) + 3 H + (aq) + 3 Cl - (aq) (3) 5.1 REAÇÃO ENTRE FeCl 3 E FÓSFORO Fe +3 (aq) + PO 4 -3  FePO 4(s) (4)

12 Coagulação-floculação  processo unitário essencial na remoção de partículas coloidais e sólidos suspensos. pH Temperatura Quantidade de matéria orgânica Dosagem do coagulante Coagulação 5.2 COAGULAÇÃO

13 6. METODOLOGIA Coleta das amostras

14 6. METODOLOGIA Amostra de efluente UASB [SULFETOS] < 12 mg/L. Amostra de efluente UASB [SULFETOS] > 20 mg/L. Com enriquecimento. Sem enriquecimento.

15 6. METODOLOGIA: PARA O ENRIQUECIMENTO 1 L Amostras de efluente UASB Adição de certo volume da solução de Na 2 S Concentrações obtidas: 20 mg S 2- /L 40 mg S 2- /L 50 mg S 2- /L 60 mg S 2- /L Dosagens de 100 mg.L -1 de FeCl 3

16 6. METODOLOGIA: PARA O JAR TEST  Coagulantes: FeCl 3 e Policloreto de Alumínio;  1 L de amostra do UASB (para cada recipiente do Jar Test) + 1 L para caracterização inicial deste efluente;  Agitação à 80 RPM por 30 s / adição de 6 diferentes dosagens para cada coagulante / agitação à 70 RPM por 4 min / sedimentação por 10 min;  Coleta de 70 mL de amostras para ensaios de: Cor, Turbidez e Fósforo Total;  Coleta de 200 mL de amostras para ensaio de sulfetos.

17 6. METODOLOGIA: DOSAGENS ADOTADAS FeCl 3 : 72 mg.L -1 ; 81mg.L -1 ; 90 mg.L -1 ; 102 mg.L -1 ; 108 mg.L -1 PAC: 26 mg.L -1 ; 31mg.L -1 ; 35 mg.L -1 ; 39 mg.L -1 ; 44 mg.L -1

18 7. RESULTADOS Concentração S ­ 2- (mg/L) pH Coagulação Precipitado Preto AntesDepois 206,636,32Sim Não 406,726,41Lenta Sim 506,786,42Não Sim 607,256,69Não Sim _______________________________________________________________________ Tabela 1 – Resultados experimentais da reação do cloreto férrico com sulfetos

19 7.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE UASB PARA USO NA COAGULAÇÃO Tabela 1 Propriedades físico-químicas do efluente UASB. ParâmetroUnidadesEfluente UASB para uso FeCl 3 Efluente UASB para uso PAC pH-6,696,73 Cormg Pt-Co/L TurbidezNTU Alcalinidademg CaCO 3 /L Sulfetomg S 2- /L13,718,2

20 7.2 ESTUDO COMPARATIVO FeCl 3 x PAC NA COAGULAÇÃO

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24 PAC Fórmula geral: Al n (OH) m Cl (3n-m) ● Para n = 2 e m = 3  Policloreto de alumínio Fórmula: Al 2 (OH) 3 Cl 3 8. O COAGULANTE PAC

25 PAC: [Al 2 (OH) 5 ] + + H 2 O  2 Al(OH) 5 + H + Hidroxilado Cloreto Férrico: FeCl 3 (aq) + 3 H 2 O (l)  Fe(OH) 3 (s) + 3 H + (aq) + 3 Cl - (aq)

26 CoagulanteFeCl 3 PAC VANTAGENS Efetivo na remoção de odores e fósforo dos esgotos. Se for utilizado no tratamento de água bruta, reduz a concentração de sulfato adicionado a água tratada, não aumentando problemas de odor e corrosão em sistemas de esgotos sanitários, devido a produção de H 2 S a partir do sulfato (Gebbie, P. Using polyaluminium coagulants in water treatment, Consome alcalinidade do esgoto, necessitando em certos casos da adição de alcalinizantes. Baixo consumo da alcalinidade do esgoto. Forma um floco consistente. Remove a cor e sólidos suspensos presentes nos esgotos de forma eficiente Economicamente de menor valor. Apesar de seu maior valor em kg de coagulante que os demais sais inorgânicos tradicionais, requer uma menor dosagem no tratamento. Não agride os equipamentos utilizados no tratamento de esgotos de forma tão intensa quanto o cloreto férrico. 9. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO POLICLORETO DE ALUMÍNIO NO PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES UASB

27 CoagulanteFeCl 3 PAC DESVANTAGENS Reage com sulfetos dissolvidos, aumentando a cor dos esgotos tratados, devido à formação do precipitado negro FeS. Não reage com sulfetos dissolvidos, não removendo odor. Características corrosivas.Lodo de alumínio é mais difícil de desidratar e tem pouca perspectiva de reutilização. (Nansubuga et al 2013 African Journal of Environmental Science and Technology). 9. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO POLICLORETO DE ALUMÍNIO NO PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES UASB

28 Coagulante/ Floculante Redução Particulados Metal Residual Redução P-total Redução H 2 SRedução Cor Extensão pH Volume Lodo Red. DQO Al 2 (SO 4 ) Sulfato de alumínio e ferro PAC(padrão) PAC (alta basicidade) Polímero (não-iônico/ aniônico/ catiônico) = nenhuma1 = ruim2= intermediária3 = boa4 = muito boa 10. COMPARATIVO DE ATUAÇÃO DE DIFERENTES COAGULANTES FRENTE A ALGUNS PARÂMETROS FONTE: Inorganic Coagulants: General Overview and product chemistry (2009), Kemira.

29 11. SISTEMA DE FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO Efluente do UASB Usando PAC  não ocorre formação do precipitado que dá cor ao efluente. Usando FeCl 3  reação com HS - (se o nível for alto) e formação do precipitado escuro de FeS. Lodo flotado CoagulanteFloculante Figura 3 Esquema do sistema de flotação.

30 12. CONCLUSÕES: Reações entre cloreto férrico e sulfetos dissolvidos ocorreram quando estes estavam presentes em concentrações acima de 40 mg S 2-.L -1. A forma predominante de sulfeto no enriquecimento com solução de Na 2 S é HS - (pH observado entre 6,72 e 7,25). Em concentrações críticas de sulfetos detectadas no efluente, a substituição do FeCl 3 é recomendada. O PAC - Policloreto de alumínio é um coagulante químico que substitui com grande desempenho o Cloreto Férrico.

31 Figura 4 Abatimento de cor e turbidez com uso de Policloreto de Alumínio – ETE Uberabinha. 13. EFLUENTE TRATADO POR FLOTAÇÃO

32 MUITO OBRIGADO!


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