31 jan 2020

REMOÇÃO DE NUTRIENTES DE EFLUENTES

O uso excessivo de produtos de limpeza, fertilizantes e tratamento incompleto de efluentes, tem gerado grande descarte de nutrientes, especialmente na forma de compostos amoniacais e fosfatados, nos corpos hídricos de todo planeta. Esta elevada concentração de nutrientes é identificado como um dos mais desafiadores problemas ambientais no século XXI. 

Poluição de nutrientes causa excesso de crescimento de algas (isto é, blooms de algas) sobre grandes volumes de água, gerando impacto significativo no ambiente, na saúde humana, e na economia. Florações de algas consomem significativas quantidades de oxigênio, privando assim os peixes, mariscos e outros organismos aquáticos do oxigênio necessário para sobreviver.

Além disso, as algas podem ter um impacto negativo na saúde, emitindo toxinas que podem causar dores de estômago, erupções cutâneas e problemas de saúde mais sérios. No Brasil não há levantamento abrangente da situação, mas certamente não difere de forma substancial do que observou-se em outras nações.

Aproximadamente 50% dos fluxos da nação americana contêm níveis médios a elevados de nitrogênio e fósforo. Cerca de 80% das comunidades costeiras dos EUA e vias navegáveis estão atualmente experimentando a eutrofização. 

O excesso de nutrientes nas massas de água é causado principalmente por escoamento de fertilizantes, estrume animal, tratamento de esgoto, descargas de plantas, e a combustão de combustíveis fósseis.

 DESAFIO

Tendo em vista a gravidade que o lançamento destes nutrientes causam aos corpos hídricos, é crescente a imposição pelos órgãos reguladores de qualidade de lançamento de efluentes, limites de lançamento cada vez menores, o que impõe a necessidade de sistemas integrados ou complementares de purificação de efluentes para que estes limites sejam atendidos.

Tendo em vista este cenário a nossa companhia, que possui desde sua fundação, há mais de 45 anos, foco em estudo e desenvolvimento de processos (EP Engenharia do Processo), com sua equipe de cientistas e laboratórios de pesquisa, avaliou diversas rotas possíveis de tratamento que reduzissem de forma substancial a presença de nitrogênio e fósforo em águas residuárias, através de processo de simples operacionalização e baixo custo. 

SOLUÇÕES

FOSFATOS

O enquadramento do teor de fosfatos no efluente tratado é relativamente simples, sendo usualmente equacionado pela precipitação do fosfato, por reação com cálcio, sais de ferro e/ ou alumínio. Estes precipitados são de baixa solubilidade, sendo assim removidos do efluente por decantação ou filtração. 

COMPOSTOS NITROGENADOS

Situação 1

A remoção de nitrogênio amoniacal ou nitratos em concentrações moderadas em efluentes que possuem carga orgânica, remete a solução de tratamento através de processo biológico onde por meio de microrganismos e condições de processo ideais, além de destruírem a matéria orgânica indesejável e ainda transformam os compostos nitrogenados do efluente em nitrogênio gasoso que volta à atmosfera, resolvendo assim de forma adequada. Esta rota de tratamento é especialmente recomendada para tratamento de efluentes sanitários, indústria de alimentos entre outras. 

Situação 2

Quando o efluente possui contaminantes orgânicos e altas concentrações de nitrogênio amoniacal, o processo de tratamento biológico é impactado pela toxicidade dos compostos amoniacais aos microrganismos, o que impede a aplicação deste processo sem um adequado pré tratamento para a remoção da amônia. Efluente que bem caracteriza esta situação, é o percolado de aterros sanitários (chorume de aterros) que representa um dos maiores problemas ambientais do Brasil. 

Para a solução deste problema, a equipe de cientistas da EP Engenharia, avaliou diversas rotas de tratamento, sendo duas delas perfeitamente aplicáveis ao problema descrito. Na primeira a amônia presente no efluente após ionização, é removida do efluente por meio de stripping com ar, sendo o efluente com baixos teores residuais de amônia encaminhado para o correto e perfeito tratamento biológico conforme descrito a “Situação 1” acima descrita. O ar carregado de amônia que sai da torre de stripping, segue para uma segunda torre onde reage com solução ácida de ácido sulfúrico, produzindo sulfato de amônia, que é um fertilizante largamente empregado em agricultura. 

Situação 3 

Em efluentes que não apresentem contaminantes orgânicos para sustentar um processo biológico de desnitrificação como acima exposto, o processo biológico pode não ser o mais indicado, pois uma fonte de carbono deveria ser continuamente fornecida ao tratamento, tornando-o complexo e oneroso. Efluentes industriais especialmente de indústrias de fertilizantes, ou esgotos já tratados que não atendem padrões de lançamento, enquadram-se nesse grupo. 

Para melhor tratamento nestes casos a solução estudada, projetada e implantada pela EP, pode ser stripping ou a precipitação da amônia na forma de um precipitado NH 4 MgPO 4 ·6H 2 O onde a amônia presente reage com magnésio e fosfato para o tratamento do efluente. A escolha da melhor técnica depende da composição do efluente, onde de forma geral pode-se afirmar que para efluentes que além de amônia possuam contaminantes fosfatados a precipitação é a melhor escolha, restando o stripping para efluentes apenas amoniacais. 

CONCLUSÃO 

Todas as técnicas e processos acima descritos, são largamente empregados no mundo inteiro, porém a melhor escolha dependerá da composição de cada efluente e a disponibilidade e custo de reagentes químicos e energia em cada local de aplicação.

Data publicação: 31/jan/20

Escrito por: EP Engenharia do Processo

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