RECUPERAÇÃO DE COAGULANTES DE LODO DE ETA POR VIA ÁCIDA

A recuperação de coagulantes presentes no lodo de ETA consiste na remoção dos hidróxidos metálicos presentes no lodo de ETA formados pela reação entre a água bruta e o agente coagulante utilizado durante o tratamento de água, transformando-os em coagulantes novamente para reuso em tratamento de água ou esgotos (Guimarães 2005, Dandolini 2014, Demattos et al. 2001).

De acordo com Julio et al. (2009), existem quatro vias tecnológicas para recuperação do coagulante do lodo:

 Via básica, que consiste na solubilização dos hidróxidos com a adição de reagentes alcalinos, como hidróxido de sódio;

 Via extração por solvente, que extrai seletivamente o coagulante previamente solubilizado;

 Via quelação, por membranas orgânicas compostas de esferas de polímeros quelantes, e;

 Via ácida, que transforma os hidróxidos presentes em espécies químicas solúveis através da adição de ácido.

Contudo, tendo em vista a sua eficiência e baixo custo, a alternativa de regeneração que alcançou o maior desenvolvimento industrial ao redor do mundo foi a de recuperação por via ácida (Xu et al. 2009).

A recuperação de coagulante de lodo de ETA por via ácida consiste basicamente na adição de ácido ao lodo mantendo um pH baixo (entorno de 2), de maneira a transformar os hidróxidos presentes no lodo em espécies químicas solúveis, conforme apresenta a tabela abaixo (tabela 3) (Cornwell 1987, Guimarães 2005):

Tabela 2: Reações químicas de solubilização dos hidróxidos presentes no lodo de ETA.

Tendo em vista lodos originados de ETA que utilizam sulfato de alumínio como agente coagulante, a American Water Works Association – AWWA (1991) aponta como as duas principais fontes de alumínio presente nesse resíduo o coagulante adicionado, através da criação de hidróxidos de alumínio no meio, e a argila presente na água bruta, na forma de óxidos, como Al2O3, que por ser mais resistente à hidrólise pela acidificação que o hidróxido, exige para sua extração elevadas temperaturas, altas dosagens de ácidos e tempo de contato superior para a dissolução. Como o processo de recuperação do coagulante acontece à temperatura ambiente e próxima das adições estequiométricas de ácido, a maioria dos óxidos de alumínio associados aos sólidos presentes na água bruta não será totalmente dissolvida, portanto não se deve esperar uma extração de 100 % da concentração total de alumínio presente no lodo, o que não indica um desempenho precário (Pereira 2011).

Utilizando a densidade do sulfato de alumínio hidratado como 1,350 g/ml, conforme a FISPQ elaborada pela empresa Tassimin Química Comercial Ltda (2006), em conjunto com a massa de lodo extraído durante o processo de regeneração de sulfato de alumínio do lodo da ETA Cantagalo e o volume da solução final expressos na tabela a seguir (tabela 4), faz-se possível estimar a concentração de alumínio em solução. De acordo com a chefe do setor de controle de qualidade de água da SAAETRI, Angélica Lima atualmente é utilizado na ETA Cantagalo sulfato de alumínio em uma concentração de 4 %, o que aponta para uma possível utilização do recuperado como agente coagulante na estação, uma vez que a concentração deste se mantém em uma média de 7,48 %.

Tabela 3: Percentual de redução do volume do lodo da ETA da SAAETRI do município de

*Valores em relação à massa de lodo seco inorgânico

**Massa de lodo extraído durante o processo de regeneração por via ácida.

A fim de comparar o coagulante recuperado com o coagulante comercial para analisar a viabilidade do processo, Guimarães (2005) realizou uma caracterização do coagulante regenerado em relação aos parâmetros exigidos para o coagulante comercial, que apontaram semelhanças entre os mesmos, com exceção da concentração de Al no sulfato de alumínio, que se manteve em 1,1% no recuperado e no comercial de 7,5%, o que implica na a necessidade de volumes mais elevados de coagulante recuperado para obter a mesma eficiência para remoção de cor e turbidez no processo de tratamento de água ou efluentes que o coagulante comercial.

Westerhoff & Daily (1974) e Bishop et al. (1987) conseguiram através da aplicação da metodologia em estação piloto uma recuperação de aproximadamente 75% do alumínio inserido na água bruta.

Julio et al. (2010), também obtiveram resultados positivos com essa metodologia, alcançando uma concentração de Al no coagulante regenerado superior àquela presente no coagulante comercial utilizada pela ETA Pintagui, sendo 130 mg/L de alumínio contidos no coagulante recuperado comparado a 103,62 mg/L presentes no comercial, que apresentaram ainda, eficiência de tratamento semelhante ao comercial.

Além disso, a metodologia permitiu uma média de redução de massa do resíduo da Estação de Tratamento de Água Cantagalo do município de Três Rios em 35,31 %, conforme pode ser visualizado na tabela acima (tabela 4). Apesar disso, Keeley et al. (2014), levanta que é possível reduzir o volume do lodo em até 60%, o que torna a recuperação uma significativa melhora na sustentabilidade.

De acordo com a Saunders e Roeder (1991), esse fenômeno é possível devido à dissolução do alumínio sob condições ácidas, que acaba por diminuir a quantidade de precipitado de hidróxido de alumínio do meio, melhorando significantemente o desaguamento do lodo, reduzindo a massa e o volume do mesmo.

Em relação à eficiência do coagulante recuperado foi possível notar, ainda que apenas visualmente, seu bom desempenho em relação à capacidade de separação das fases líquidas e sólidas através do fenômeno da coagulação, conforme pode ser visualizado nas figuras abaixo (Figuras, 5, 6 e 7), em que aparenta ter sedimentado o material sólido tal como o coagulante comercial, denominado como “branco” durante análise em laboratório.

- 22 - Figura 5: Água coletada do Rio Paraíba do Sul na Região de Três Rios/RJ.

Figura 4: Amostra de água do Rio Paraíba do Sul contendo sulfato de alumínio comercial.

- 23 - Figura 6: Amostra de água do Rio Paraíba do Sul contendo sulfato de alumínio recuperado

por via ácida.

Amostras de água tratadas com o coagulante regenerado, conforme pode ser visto na figura 6, apresentam quantidade de material decantado superior àquela em que foi utilizado sulfato de alumínio comercial devido à presença de material em suspensão contida no coagulante regenerado, que decanta em conjunto com as partículas presentes na água bruta.

3.4 COMBINAÇÃO DAS TÉCNICAS DE RECUPERAÇÃO DE COAGULANTE