VIABILIDADE TÉCNICA DA REGENERAÇÃO DE COAGULANTE POR VIA ÁCIDA A PARTIR DO LODO DA ETA DE UMA INDÚSTRIA DE CORANTES

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1 VIABILIDADE TÉCNICA DA REGENERAÇÃO DE COAGULANTE POR VIA ÁCIDA A PARTIR DO LODO DA ETA DE UMA INDÚSTRIA DE CORANTES A. B. SOUZA 1, R. MEIRELLES Jr 2, M.F. MENDES 3 e C.S.S. PEREIRA 4 1 Universidade Severino Sombra, Curso de Engenharia Química 2 Universidade de São Paulo USP, Escola de Engenharia de Lorena, Faculdade de Engenharia Química 3 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro UFRRJ, Departamento de Engenharia Química 4 Universidade Severino Sombra, CECETEN, Engenharia Química para contato: eq.amandauss@gmail.com RESUMO O presente trabalho avaliou a regeneração do sulfato de alumínio utilizado na ETA de uma indústria de corantes localizada no Rio Janeiro. A recuperação foi realizada por via ácida seguindo o processo de Fulton que consiste na acidificação do lodo proporcionando a solubilização dos hidróxidos metálicos em ph próximo de 2. Buscando estudar as melhores condições de regeneração foram realizados ensaios variando o tempo de acidificação mantendo o ph constante. A concentração de alumínio foi determinada por espectrometria de absorção atômica. Para a avaliação do lodo resultante após a acidificação, foi considerada a redução da massa total através da concentração de sólidos em suspensão no lodo acidificado e não acidificado. Os resultados encontrados permitem concluir que a tecnologia utilizada para o tratamento do lodo gerado após a etapa de coagulação e floculação da ETA, foi capaz de recuperar 68% do alumínio utilizado como coagulante. 1. INTRODUÇÃO As estações de tratamento de água utilizam processos de coagulação e floculação para clarificação das águas. Os principais coagulantes utilizados nas ETA s são compostos por sais de ferro ou de alumínio que precipitam, gerando como resíduos lodos contendo hidróxidos metálicos. Devido ao conteúdo elevado de metais e sólidos, a disposição deste lodo tem

2 influenciado os custos dos processos de tratamento, além de ser um impacto ao meio ambiente. Além disso, as legislações ambientais exigem práticas racionais para disposição deste tipo de resíduo. Existem vários processos de regeneração, podendo-se destacar o processo por via ácida, alcalina ou troca iônica utilizando resinas ou membranas. Fulton (1974) descreve a recuperação de sulfato de alumínio de resíduos de ETA por via ácida em três etapas. A primeira é o espessamento do lodo para concentrações acima de 2%. A segunda etapa é a reação do lodo com ácido sulfúrico. Para isso recomenda a acidificação do lodo no ph 2 de modo a conseguir melhor sedimentação do resíduo. A terceira etapa é a separação da solução de sulfato de alumínio do material em suspensão por sedimentação, ou em sedimentação seguida da filtração. O sobrenadante resultante da regeneração, consiste em uma solução de sulfato de alumínio com ph<2,5 e é destinado ao reuso, sendo os sólidos encaminhados para disposição final adequada (Richter, 2001). Com o objetivo de reduzir o custo da compra de coagulantes e o valor da disposição de lodos em aterros sanitários, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a regeneração do sulfato de alumínio por via ácida, utilizado no tratamento de água de uma indústria de corantes localizada no Sul Fluminense. 2. MATERIAL E MÉTODOS A pesquisa em escala de bancada foi desenvolvida em uma ETA de uma indústria de corantes. Considerou-se nos processos da ETA uma unidade de ciclo completo: coagulação, floculação, decantação e filtração. O coagulante sulfato de alumínio é aplicado quando o fluxo de água passa pela calha Parshall, ocasionando a mistura rápida do coagulante. O sulfato de alumínio em contato com a alcalinidade natural da água forma o hidróxido de alumínio, responsável pela formação do floco de acordo com a reação: Al 2 (SO 4 ) H 2 O 2 Al(OH) H 2 O + 3 H 2 SO4 + 2 H 2 O (1) A coleta da amostra foi realizada na descarga de fundo do decantador da ETA. Cerca de 500 ml da amostra de lodo foi caracterizada de acordo com os parâmetros de sólidos totais e determinação da concentração de alumínio, antes e após os ensaios. Foram coletadas 10 amostras, em dias distintos, de acordo com a necessidade de descarga dos decantadores. Para a análise de sólidos totais, 50 ml da amostra foi filtrada em papel de filtro quantitativo (faixa preta) utilizando filtração à vácuo. Após este procedimento, a amostra passou

3 por um processo de secagem em estufa à 105 C, durante 1 hora. O papel de filtro teve seu peso aferido antes e após filtração. Dessa forma, a quantificação de SST foi realizada pela diferença de peso e seu valor dado em mg/l. O processo de regeneração foi realizado utilizando o equipamento Jar Test. A acidificação foi realizada com a adição de ácido sulfúrico 5N (2450 mg/l), rotação de 185 s -1, por um período de seis minutos. Após a fixação do ph próximo de 2, os agitadores foram desligados e procedeu-se o tempo de decantação. A determinação de alumínio total presente na amostra e no sobrenadante foi realizada por espectrometria de absorção atômica. A etapa de preparação da amostra para o teste de absorção é apresentado na Figura 1. Figura 1 Fluxograma da etapa de preparação da amostra de lodo regenerado para análise de espectrometria de absorção atômica. Após a digestão orgânica, a amostra foi resfriada em banho de gelo, transferida cuidadosamente para um balão volumétrico de 25 ml. Assim a amostra foi submetida à análise em espectrofotômetro de absorção atômica (Modelo AA400, PERKIN-ELMER). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 2 ilustra as amostras de lodo antes e após a acidificação. A concentração inicial de alumínio nas amostras foi de aproximadamente 632,1 mg/l, alcançando níveis de até 680 mg/l.

4 Figura 2 Lodo antes e após processo de regeneração Comparando a concentração de alumínio obtido no coagulante regenerado com os estudos realizados por Weber & Torres (2007), a recuperação do alumínio se mostrou satisfatória, reafirmando que a maior parte do coagulante regenerado encontra-se no sobrenadante da decantação. A Tabela 1 apresenta os resultados das 10 análises de regeneração. Tabela 1 Análises do processo de regeneração AMOSTRA VÁRIÁVEIS ANALISADAS NO PROCESSO DE REGENERAÇÃO TEMPO DE DECANTAÇÃO (min) ph ANTES SST (mg/l) ph APÓS SST (mg/l) Eficiência de remoção % , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

5 A partir dos experimentos desenvolvidos, constatou-se que o método de Fulton para recuperação de alumínio, é satisfatório para obtenção de um coagulante similar ao habitualmente utilizado na indústria de corantes. A realização dos testes em escala de bancada permitiu que fosse feita uma análise físico-química da transformação de parte do residual da ETA em produto químico regenerado. Em relação aos agentes utilizados para o tratamento da água, o sulfato de alumínio apresenta uma melhor viabilidade econômica se tratando de sua recuperação, uma vez que, sua recuperação apresentou bons rendimentos e o reagente principal dessa regeneração é um produto químico residual da própria empresa. 4. CONCLUSÃO Os resultados encontrados permitem concluir que a tecnologia utilizada para o tratamento do lodo gerado após a etapa de coagulação e floculação da ETA, foi capaz de recuperar o alumínio utilizado como coagulante. Ocorreu também, uma remoção significativa de partículas em suspensão e por consequência a diminuição de sólidos sedimentados no lodo. Os estudos preliminares apontam a técnica como promissora e pode ser considerado um processo simples para ser realizado. 5. REFERÊNCIAS Cordeiro, J.S. Processamento de Lodo de estação de tratamento de água. In: ANDREOLI, C.V (coord.) Resíduos Sólidos do Saneamento Processamento Reciclagem e Disposição Final. Rio de Janeiro: RiMA/ABES/PROSB, p , Cordeiro, J.S. Importância do Tratamento e Disposição adequada do Lodo de Estação de Tratamento de Água In: REALI, M.A.P, C.V (coord.). Noções Gerais do Tratamento e Disposição Final do Lodo de Estação de Tratamento de Àgua. Rio de Janeiro: ABES, p.1-18, Projeto Prosab, FULTON, G.P. Recover alum to reduce waste-disposal costs. In: Processing Water treatment Plant Sludge. AWWA, P Richter, C.A. Tratamento de Lodos de Estações de Tratamento de Água. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 2001.