Processos Químicos Específicos e Tratamentos Terciários

Este processo é denominado BANHOS DE CALEIRO 1. Oxidação de Sulfetos Sulfetos são tóxicos, corrosivos e causam sérios problemas de odores, sendo que sua toxicidade aumenta, diminuindo o pH. Nas ETE’s, os sulfetos impedem a floculação e devem ser removidos antes do sistema biológico. Os sulfetos são comumente encontrados em despejos provenientes de curtumes (uso de sulfeto de sódio e cal para desprender pêlos e outras partículas fibrosas): Este processo é denominado BANHOS DE CALEIRO A concentração de sulfetos residuais fica em valor igual ou superior a 50% do banho original.

1. Oxidação de Sulfetos Lançamentos de altas concentrações de sulfetos nos corpos d’água diminuição de OD, além de sua ação tóxica (ação redutora). O tratamento de despejos contendo sulfetos pode ser realizado por precipitação ou oxidação. Sendo que a mais utilizada é a oxidação devido vantagens econômicas sobre a precipitação. A oxidação de sulfetos a tiossulfato é efetuada através da introdução de ar em banhos residuais separados (sal de manganês como catalisador). Reação: S²¯ + O₂ S₂O₃²¯

1. Oxidação de Sulfetos A oxidação pode ser realizada também através de oxidantes, como o cloro, água oxigenada, ozônio, permanganato de potássio, etc., porém o alto custo representa o maior inconveniente para adoção destes. Na precipitação dos sulfetos podem ser utilizados sulfato ferroso e aeração. O hidróxido férrico precipita (formado pela oxidação do sulfeto de ferro), além das proteínas em suspensão, pelo abaixamento do pH (6,0 e 6,5) ocasionado pelos produtos de hidrólise do sulfato ferroso. O cloreto férrico também pode ser utilizado, com bons resultados. Estes reagentes precipitam sulfetos e promovem a coagulação-floculação dos sólidos coloidais e em suspensão. O dimensionamento do tanque para precipitação de sulfetos e sólidos coloidais e em supensão segue os princípios da coagulaçã-floculação.

2. Oxidação de Cianetos Os cianetos alcalinos são oxidados por cloração por cloro livre ou com solução hipoclorito de sódio, transformando-se em cianato ou CO₂ e N₂. O cianeto é, pelo menos, cerca de mil vezes mais tóxico que o cianato. O tanque deverá ficar sob agitação constante e o tempo de reação até CO₂ e N₂ é de 60 minutos. O pH deve ser mantido acima de 10 (com adição de cal ou de soda cáustica). Os cianetos são comumente encontrados em efluentes de galvanoplastia, nas indústrias de cimentação, refinação de ouro, plásticos, etc.

2. Oxidação de Cianetos Quando adicionados na água, ioniza-se formando íons muito tóxicos. A toxidez aumenta com a elevação da temperatura e abaixamento do pH. A oxidação do cianeto pode ser realizada também através de ozônio ou com dióxido de cloro. Nos processos de oxidação de cianetos alcalinos com cloro, deve-se evitar pH abaixo de 10 para evitar formação de gases de cloreto de cianogênio ou de ácido cianídrico (tóxicos e até letais). Os tanques são dimensionados conforme o tempo de detenção, embora os tempos de reação sejam menores. Devem ser dotados de agitadores e possuírem sistemas de medição de pH e do potencial de oxi-redução.

3. Eletrólise Processo de separação em que a solução é submetida a um potencial elétrico por dois eletrodos, ocasionando uma corrente elétrica de cátions para o eletrodo negativo (catodo) e de ânions para o eletrodo positivo (anodo). No interior da célula de eletrodiálise, há membranas seletivas de um só tipo de íons, existindo membranas permeáveis apenas para cátions e apenas para ânions. As membranas não deixam atravessar os íons de sinais aos delas, ou seja, ânions não atravessam as negativas e cátions não atravessam as positivas. A eficiência de remoção de sais dissolvidos aumenta com o número de membranas instaladas e células em série. A alimentação com a solução se dá nos compartimentos centrais, excluídos os compartimentos dos eletrodos e a saída pelo lado oposto a entrada nos compartimentos de solução diluída, seguindo para a célula subsequente.

3. Eletrólise A eletrodiálise é utilizada na dessalinização e desmineralização de águas. Segundo Ramalho (1991), é um método prometedor na eliminação de nutrientes inorgânicos de águas residuárias, como P e N. Para evitar problemas de obstrução de membranas, é necessário pré-tratamento, devendo ser removidos sólidos em suspensão. A obstrução acarreta também redução da corrente elétrica, aumentando a resistência (menor eficiência do equipamento). Periodicamente, é necessário efetuar limpeza das membranas, retirando o sistema de operação.

3.Eletrólise

4. Osmose Reversa O princípio da osmose reversa ou inversa consiste em aplicar uma força bem superior à pressão osmótica no compartimento da solução concentrada. Há uma inversão de fluxo devido à pressão exercida no compartimento que contém solução concentrada, forçando a passagem de solvente e retendo o soluto. É utilizada na dessalinização e desmineralização de águas. Sua utilização em águas residuárias industriais é muito restrita e, geralmente, é necessário pré-tratamento. Na maioria dos casos, são águas residuárias que contem grande concentração de sais dissolvidos, como de salgueiras de couro. O pré-tratamento previne a obstrução da membrana, geralmente, utiliza-se precipitação química, carvão ativado, filtração, etc. O rejeito é conduzido a um tanque de acumulação e evaporação.

5. Troca Iônica Os íons contidos nas águas residuárias podem ser separados por um processo de troca iônica. O íon amônia, geralmente, é encontrado nos sistemas biológicos de tratamento, provenientes da decomposição da M.O nitrogenada, enquanto os outros íons são encontrados em efluentes de acabamento de metais. O processo consiste na fixação, em uma superfície sólida (fase estacionária), de íons que se trocam da solução de outra espécie (fase móvel). Atualmente, são utilizadas resinas sintéticas, existindo dois tipos de trocadores: os catiônicos e os aniônicos.

5. Troca Iônica Trocadores catiônicos: São capazes de reter cátions da solução, permutando-os por íons de sódio ou de hidrogênio. Na₂R + M²⁺ MR + 2Na⁺ H₂R + M²⁺ MR + 2H⁺ R é a resina M²⁺ são os cátions (Cu²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, etc.) Trocadores aniônicos: São capazes de reter ânions da solução, permutando-se por íons oxidrila. R(OH)₂ + A²¯ RA + 2OH A²¯ são ânions (SO²¯ , CrO²¯ , etc.) retidos da solução.

5. Troca Iônica As resinas perdem sua capacidade de troca, podem ser regeneradas. Antes se faz a lavagem da coluna em contracorrente para retirar os sólidos tanto para trocadores catiônicos como para aniônicos. O processo de regeneração gera um pequeno volume de líquido com alta concentração de contaminantes que pode ser recuperada. Caso não seja possível sua recuperação, o mesmo deverá ser disposto adequadamente como resíduo perigoso. Quando na solução são encontrados cátions e ânions, utiliza-se trocadores em série. No processo de galvanoplastia, a troca iônica poderá ser empregada com vantagens econômicas, quando há recuperação e reuso.

RA + 2NH₄OH R(OH)₂ + (NH₄)₂A 5. Troca Iônica Reações de regeneração: Trocadores catiônicos -Ciclo do sódio MR + 2NCl Na₂R + MCl₂ -Ciclo do hidrogênio MR + 2HCl H₂R + MCl₂ MR + H₂SO₄ H₂R + MSO₄ Trocadores aniônicos RA + 2NaOH R(OH)₂ + Na₂A RA + 2NH₄OH R(OH)₂ + (NH₄)₂A

5.Troca Iônica

6. Remoção de Metais Pesados e outras Substâncias Tóxicas Metais prioritários pela Environmental Protection Agency: Arsênio, Cádmio, Cobre, Cromo, Chumbo, Mercúrio, Níquel e Zinco. A toxicidez na água depende do grau de oxidação do íon metálico e da forma em que se encontra, geralmente na forma iônica é a mais tóxica, em alguns casos o organo-metal apresenta toxidez muito maior do que a forma combinada. Quando encontrados nos efluentes industriais, devem ser retirados antes do tratamento biológico, objetivando a inibição dos microrganismos responsáveis pela oxidação da M.O ou antes do lançamento nos corpos d’água. Alguns destes metais precipitam sob a forma de hidróxidos (insolúveis) ou carbonatos, sendo removidos juntamente com o lodo em decantadores.