Químico: Jader de Oliveira Silva

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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 ETE INTRODUÇÃO UNIDADES DE TRATAMENTO Matéria particulada ESGOTOS
POLUENTES dissolvida UNIDADES DE TRATAMENTO ETE

3 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 Nível de Tratamento: Terciário
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 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 INTRODUÇÃO Processo Anaeróbio: Desnitrificação: Orgânicos + NO2-/NO3-  N2(g) + CO2(g) Sulfetogênese: Orgânicos + SO42-  H2S(g) + CO2(g) Metanogênese: Ácidos orgânicos  CH4(g) + CO2(g) H2S HS- + H K = 1,1 x 10-7 (reação 1) HS S2- + H K = 1,0 x (reação 2)

7 2. EFLUENTE UASB P A RÂ M E T R O S L A N Ç M E T O Sólidos Suspensos
Matéria orgânica separador trifásico Fósforo e Nitrogênio manta de lodo leito de lodo EUTROFIZAÇÃO alimentação Figura 2 Configuração reator UASB.

8 3. PÓS-TRATAMENTO P H2S + HS- MATERIAL ORGÂNICO FeCl3 ou PAC Reator
anaeróbico Efluente COAGULAÇÃO P H2S + HS- EFLUENTE COAGULADO Utilizando FeCl3 como coagulante Consumo de parte do coagulante devido a reação com sulfetos. Formação de FeS(s) caso sulfeto presente em determinada concentração.

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

10 4. REAÇÕES FeCl3 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 H2S(aq)  2 FeS(s) + S°(s) + 6 H2O(l) (1) 2 Fe3+(aq) HS-(aq)  2 Fe2+(aq) + S°(s) + H+(aq) (2) H2S HS- S2- pH ácido pH neutro pH básico (< 6) (=7) (> 8)

11 5. HIDRÓLISE DO CLORETO FÉRRICO
FeCl3(aq) + 3 H2O(l)  Fe(OH)3(s) + 3 H+(aq) + 3 Cl-(aq) (3) 5.1 REAÇÃO ENTRE FeCl3 E FÓSFORO Fe+3(aq)+ PO4-3  FePO4(s) (4)

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

13 6. METODOLOGIA Coleta das amostras

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

15 6. METODOLOGIA: PARA O ENRIQUECIMENTO
Amostras de efluente UASB Concentrações obtidas: Adição de certo volume da solução de Na2S Dosagens de 100 mg.L-1 de FeCl3 20 mg S2-/L 1 L Adição de certo volume da solução de Na2S 40 mg S2-/L 1 L Adição de certo volume da solução de Na2S 50 mg S2-/L 1 L Adição de certo volume da solução de Na2S 60 mg S2-/L 1 L

16 6. METODOLOGIA: PARA O JAR TEST
Coagulantes: FeCl3 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
FeCl3: 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 Concentração S­2- (mg/L)
7. RESULTADOS Tabela 1 – Resultados experimentais da reação do cloreto férrico com sulfetos _______________________________________________________________________ Concentração S­2- (mg/L) pH Coagulação Precipitado Preto Antes Depois 20 6,63 6,32 Sim Não 40 6,72 6,41 Lenta 50 6,78 6,42 60 7,25 6,69

19 Efluente UASB para uso FeCl3 Efluente UASB para uso PAC
7.1 CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE UASB PARA USO NA COAGULAÇÃO Tabela 1 Propriedades físico-químicas do efluente UASB. Parâmetro Unidades Efluente UASB para uso FeCl3 Efluente UASB para uso PAC pH - 6,69 6,73 Cor mg Pt-Co/L 1100 1554 Turbidez NTU 124 146 Alcalinidade mg CaCO3/L 307 305 Sulfeto mg S2-/L 13,7 18,2

20 7.2 ESTUDO COMPARATIVO FeCl3 x PAC NA COAGULAÇÃO

21 7.2 ESTUDO COMPARATIVO FeCl3 x PAC NA COAGULAÇÃO

22 7.2 ESTUDO COMPARATIVO FeCl3 x PAC NA COAGULAÇÃO

23 7.2 ESTUDO COMPARATIVO FeCl3 x PAC NA COAGULAÇÃO

24 PAC Fórmula geral: Aln(OH)mCl(3n-m) 8. O COAGULANTE PAC
● Para n = 2 e m = 3  Policloreto de alumínio Fórmula: Al2(OH)3Cl3

25 [Al2(OH)5]+ + H2O  2 Al(OH)5 + H+
PAC: [Al2(OH)5] H2O  2 Al(OH)5 + H+ Hidroxilado Cloreto Férrico: FeCl3 (aq) + 3 H2O (l)  Fe(OH)3(s) H+(aq) Cl-(aq)

26 9. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO POLICLORETO DE ALUMÍNIO NO PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES UASB
Coagulante FeCl3 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 H2S 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.

27 9. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO POLICLORETO DE ALUMÍNIO NO PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES UASB
Coagulante FeCl3 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).

28 10. COMPARATIVO DE ATUAÇÃO DE DIFERENTES COAGULANTES FRENTE A ALGUNS PARÂMETROS
Floculante Redução Particulados Metal Residual Redução P-total Redução H2S Redução Cor Extensão pH Volume Lodo Red. DQO Al2(SO4)3 3 2 Sulfato de alumínio e ferro 4 PAC(padrão) 1 PAC (alta basicidade) Polímero (não-iônico/ aniônico/ catiônico) 0 = nenhuma 1 = ruim 2= intermediária 3 = boa 4 = muito boa FONTE: Inorganic Coagulants: General Overview and product chemistry (2009), Kemira.

29 11. SISTEMA DE FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
Usando PAC  não ocorre formação do precipitado que dá cor ao efluente. Usando FeCl3 reação com HS- (se o nível for alto) e formação do precipitado escuro de FeS. Efluente do UASB Coagulante Floculante Lodo flotado 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 S2-.L-1. A forma predominante de sulfeto no enriquecimento com solução de Na2S é HS- (pH observado entre 6,72 e 7,25). Em concentrações críticas de sulfetos detectadas no efluente, a substituição do FeCl3 é recomendada. O PAC - Policloreto de alumínio é um coagulante químico que substitui com grande desempenho o Cloreto Férrico.

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

32 MUITO OBRIGADO!