AVALIAÇÃO DO AUMENTO NO CONSUMO DE COAGULANTE DA ETE UBERABINHA DEVIDO À REAÇÃO DE SULFETOS

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. INTRODUÇÃO 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. 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.EnvironmentalScienceand 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) H2SHS- + H+K = 1,1 x 10-7 (reação 1) HS-S2- + H+K = 1,0 x 10-14 (reação 2)

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

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

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

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 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 JarTest) + 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. 7. RESULTADOS • 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.

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

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

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

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

28. 10. COMPARATIVO DE ATUAÇÃO DE DIFERENTES COAGULANTES FRENTE A ALGUNS PARÂMETROS FONTE: InorganicCoagulants: General Overview andproductchemistry (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!