TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS

Transcrição

1 4º SEMINÁRIO ESTADUAL ÁREAS CONTAMINADAS E SAÚDE: CONTAMINAÇÃO DO SOLO E RECURSOS HÍDRICOS TRATAMENTO DE ÁGUAS CONTAMINADAS Profª Drª Dione Mari Morita Escola Politécnica Universidade de São Paulo

2 4º SEMINÁRIO ESTADUAL ÁREAS CONTAMINADAS E SAÚDE: CONTAMINAÇÃO DO SOLO E RECURSOS HÍDRICOS Tratamento biológico in situ

3 Bioestimulação Nutrientes Ajuste de ph Tratamento complementar ou recarga Soprador Poço de extração Zona vadosa Poço de injeção Água contaminada Bomba submersível Zona saturada Fonte: FRTR (2005)

4 Bioestimulação Nutrientes e correção de ph H 2 O 2 Para recarga Tratamento complementar ou recarga Poço de extração Zona vadosa Poço de injeção Água contaminada Zona saturada Bomba submersível Fonte: FRTR (2005)

5 Bioestimulação Nutrientes e correção de ph Nitrato Para recarga Tratamento complementar ou recarga Poço de extração Zona vadosa Poço de injeção Água contaminada Zona saturada Bomba submersível Fonte: FRTR (2005)

6 Permeabilidade do solo Limitações Manuseio com o peróxido de hidrogênio inibição dos microrganismos - concentrações maiores que 100 a 200 mg/l de peróxido de hidrogênio Necessidade de recirculação da água subterrânea - zona ativa da biodegração Nitrato na água subterrânea - metahemoglobinemia Necessidade de tratamento complementar da água subterrânea

7 Aplicações VOCs e SVOCs não halogenados combustíveis pesticidas BTEX Custos Air sparging: US$10 to $20 por 1000 litros Nitrato: US$40 to $60 por litro

8 Fitorremediação

9 Aplicações: tricloroetileno, pesticidas, explosivos Limitações: Restrito a pequenas profundidades Altas concentrações de poluentes - toxicidade às plantas Dificuldades na transferência de massa Caráter sazonal Necessidade de grande área

10 Compostos com muito alta ou muito baixa capacidade adsortiva Toxicidade e sub-produtos de biodegradação não conhecidos Contaminação da água subterrânea ou bioacumulação nas plantas Está em fase de experimentação

11 4º SEMINÁRIO ESTADUAL ÁREAS CONTAMINADAS E SAÚDE: CONTAMINAÇÃO DO SOLO E RECURSOS HÍDRICOS Tratamento químico in situ

12 Oxidação química Armazenamento e dosagem de permanganato Poços para introdução do KMnO 4 Área contaminada

13 Peróxido ou ozônio ou permanganato Aplicações: compostos orgânicos - alifáticos não saturados e aromáticos Limitações: concentrações elevadas de poluentes compostos resistentes à oxidação efeitos adversos não conhecidos alto custo

14 Extração multifásica Simultânea extração gás-líquido Separação de de fases Tratamento da da fase gasosa Tratamento da da água contaminada

15 Aplicações: VOCs combustíveis Limitações: geologia do local características dos poluentes necessidade de tratamento complementar (bombeamento e tratamento) Tratamento da fase aquosa e gasosa Custo: US$2.500 to US$4.000 por mês

16 In-well air stripping Soprador Superfície do solo Injeção de ar Legenda VOC contaminado Transição Não contaminado Ar + COV Nível d água Recarga superior Abertura superior Ar + COV Água tratada Nível d água Circulação de água subterrânea Abertura inferior Água subterrânea contaminada

17 Aplicações VOCs halogenados SVOCs combustíveis Limitações: só trata a água Air stripping + eficientes em altas concentrações de COVs com H altos limitação da profundidade incrustação devido à oxidação de metais do solo

18 Barreiras reativas

19 Aplicações: VOCs, SVOCs, inorgânicos Limitações troca do meio filtrante atividade biológica e precipitação de sais metálicos - reduz eficiência profundidade e largura da barreira

20 4º SEMINÁRIO ESTADUAL ÁREAS CONTAMINADAS E SAÚDE: CONTAMINAÇÃO DO SOLO E RECURSOS HÍDRICOS Tratamento biológico ex situ

21 Reatores biológicos Aplicações: SVOCs Hidrocarbonetos do petróleo Sulfato Perclorato Pentaclorofenol PCBs VOCs halogenados Isômeros do diclorobenzeno

22 Limitações: Baixa concentração de substrato cometabolismo Alta concentração toxicidade Poluição atmosférica Lodo tratamento e disposição adequada Qualidade do efluente tratado

23 Lodos ativados em batelada ÁGUA ONTAMINADA TANQUE DE AERAÇÃO EFLUENTE FINAL ADENSADOR CONDICIONAMENTO DESAGUAMENTO DISPOSIÇÃO FINAL

24 Tanque de aeração

25 Floco biológico

26 Adensamento de lodo

27 Condicionamento e desaguamento do lodo

28 Reator anaeróbio de fluxo ascendente com manto de lodo

29

30 biogás Efluente Coleta de gás decantador gás lodo Reator anaeróbio de leito fluidizado leito afluente

31 Filtros biológicos

32

33 Biofilme

34 Bio-disco

35 4º SEMINÁRIO ESTADUAL ÁREAS CONTAMINADAS E SAÚDE: CONTAMINAÇÃO DO SOLO E RECURSOS HÍDRICOS Tratamento físico-químico ex situ

36 Adsorção Colunas de carvão ativado granular Água contaminada Carvão ativado granular Água tratada

37 Aplicações hidrocarbonetos SVOCs explosivos Limitações adsorção competitiva sólidos em suspensão > 50 mg/l óleos e graxas > 10 mg/l custos disposição final do carvão Custo US$0,32 a US$1,70 por litros

38 Processos Oxidativos Avançados Aplicações Hidrocarbonetos do petróleo hidrocarbonetos clorados explosivos aromáticos mononucleares Limitações: alta turbidez - uv compostos orgânicos e inorgânicos que consomem o oxidante metais pesados e óleos e graxas - uv volatilização - uv alto custo: US$0,03 a US$ 3,00 por litros (H 2 O 2 /uv) segurança no manuseio dos produtos químicos

39 Sistemas homogêneos Com irradiação O 3 /ultravioleta (UV) H 2 O 2 / UV Feixe de elétrons (fe) Ultra-som (us) UV/us Sem irradiação O 3 / H 2 O 2 O 3 / OH - H 2 O 2 / Fe 2+ (Reação de Fenton) Sistemas Heterogêneos Com radiação TiO 2 / O 2 / UV TiO 2 / H 2 O 2 / UV Sem irradiação Eletro-Fenton Fonte: Huang et al. (1993)

40 Reação de Fenton Fe 2+ + H 2 O 2 OH + OH + Fe 3+ k = 76,5 M 1 s pelo pesquisador inglês H.J.H. Fenton na oxidação ácido tartárico; somente 40 anos depois foi que Haber e Weiss (1934) concluíram que a espécie oxidante gerada era o OH

41 2H H O + O O2 + Fe Fe H 2O 2 H 2O + O 2 98, 3 2 kj mol

42 Velocidade Velocidade Velocidade Foto-Fenton r UV

43 Air stripping Aspersor Retirada de enchimento Controle da alimentação Torre de stripping Retirada de enchimento Água contaminada Coleta de água tratada Válvula Soprador

44 Aplicações VOCs - H> 0,01 atm Limitações entupimento - crescimento biológico ou oxidação de compostos inorgânicos processo de transferência alto custo de energia necessidade de tratamento da fase gasosa

45 Troca iônica Água contaminada Solução de lavagem Solução básica Funcionamento Lavagem Regeneração simultânea Resina aniônica Resina aniônica Resina Resina catiônica Resina catiônica Água tratada Água de lavagem Solução ácida Resíduo

46 Aplicações: Metais e material radioativo Nitrato Nitrogênio amoniacal silicatos Limitações entupimento - óleos e graxas e sólidos em suspensão > 100 mg/l ph presença de oxidantes resíduo líquido da regeneração da resina Custo US$ 0,08 a US$ 0,21 por 1000 litros de água

47 Separação física Destilação, ultrafiltração/microfiltração e osmose reversa Aplicações VOCs, SVOCs, pesticidas, sólidos em suspensão, solventes Limitações óleos e graxas compostos explosivos (destilação) compostos termodinamicamente instáveis (destilação) Custo US$ 0,36 a US$ 1,20 por 1000 litros

48 Ultrafiltração Separação física Água tratada Permeato Água contaminada Permeato

49 Precipitação Aplicações: metais e material radioativo Limitações: co-precipitação presença de agentes complexantes necessidade de tratamento e disposição do lodo necessidade de produtos químicos necessidade de ajuste de ph da água tratada Custo capital: US$ a US$ a 250 L/min operação: US$ 0,08 a US$ 0,18 por 1000 litros disposição do lodo: US$ 330/t de lodo