SEMINÁRIOS
Tratamento de Efluentes
Industriais
Dos temas apresentados nos seminários, descreva
brevemente um processo físico e um processo
químico diferente daquele que seu grupo apresentou.
De um deles, cite os principais resíduos/compostos
removidos e as vantagens e desvantagens
apresentadas por este processo.
SOLIDIFICAÇÃO/ESTABILIZAÇÃO
1. INTRODUÇÃO
DEFINIÇÕES:
Solidificação
é o processo no qual materiais são
adicionados a um resíduo líquido, pastoso ou sólido, afim
de produzir uma massa monolítica de alta integridade
estrutural. Solidificação pode ou não envolver uma
interação química entre o resíduo e os agentes
solidificantes.
Estabilização
refere-se ao processo de conversão do
resíduo para uma forma quimicamente mais estável. Esta
conversão pode acontecer durante a solidificação, e quase
sempre envolve reações físico-químicas para transformar
o contaminante em um forma menos móvel e tóxica.
1. INTRODUÇÃO
Objetivos do Processo:
◦
Reduzir a mobilidade ou solubilidade do contaminante
◦
Melhorar a integridade estrutural
◦
Melhorar as características físicas e de manuseio do resíduo,
produzindo um sólido sem líquido livre
◦
Diminuir a área de superfície exposta, onde a transferência ou
perda de contaminantes pode ocorrer.
1. INTRODUÇÃO
Objetivos do Processo:
OBJETIVO PRIMÁRIO
Converter os resíduos tóxicos numa massa
inerte e fisicamente estável, tendo baixo teor
de lixiviados e com resistência mecânica
suficiente para ser disposto em aterros e/ou
1. INTRODUÇÃO
RESÍDUOS APTOS (grandes quantidades) RES. PERIGOSOS
RES. INORGÂNICOS
(metais pesados ou sais
inorgânicos)
RES. ORGÂNICOS
Interferem nos processos físico-químicos
importantes para manter agregados os resíduos
1. INTRODUÇÃO
VANTAGENS
Papel importante na hierarquia
da prevenção de poluição por
tratar resíduos considerados
intratáveis
Técnica de tratamento de
baixo custo e que utiliza
materiais bem aceitos pelo
público
Custos de operação baixos e
equipamentos simples
Trata resíduos sólidos e
líquidos
DESVANTAGENS
Aumento do peso e volume do
resíduo
Alguns resíduos não podem ser
tratados (res. orgânicos, res.
inorgânicos/orgânicos > 10 à
20 %) e res. contendo certos
ânions de alta mobilidade
Problemas com controle de
O PRÉ-TRATAMENTO DE RESÍDUOS ANTES DA S/E
É necessário para se melhorar o desempenho do processo de S/E.
Deve-se fazer ajustes físicos e químicos.
Para
materiais inorgânicos metálicos
, exemplos incluem:
Redução química do cromo hexavalente para o estado trivalente
(menos solúvel e menos tóxico).
Eliminação de contaminantes problemáticos como a destruição do
cianeto ou eliminação da amônia.
Degradação de complexos solúveis de níquel para níquel iônico.
Quanto a presença de constituintes orgânicos pode haver uma
complicação tanto para S/E utilizando agentes solidificantes orgânicos
como inorgânicos.
Materiais orgânicos
quando incorporados no
processo de S/E podem prevenir a formação do “ponto de pega”do
cimento ou degradar a qualidade do produto.
Uma grande variedade de opções para pré-tratamento estão
disponíveis para a remoção de materiais orgânicos voláteis ou
semi-voláteis, e são:
◦ Oxidação química, Biodegradação, Adição de absorventes como argilas, carbono ativado, cinzas volantes, lavagem do solo, remoção térmica, etc. antes da mistura
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Os processos de S/E normalmente são agrupados em dois
tipos de processos: inorgânicos e orgânicos.
Binders inorgânicos (cimento e materiais
pozolânicos):
◦
Cimento Portland
◦
Cinzas volantes / CaO
◦
Cimento e CaO
◦
Cimento Portland/cinzas volantes
◦
Cimento Portland/Silicato de sódio
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Materiais pozolânicos
Grãos de Pozolana
Forno para calcinação de tijolos de argila para produção
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Binders orgânicos (termoplásticos e termofixos):
◦
Asfalto
◦
Polietileno
◦
Poliésteres
◦
Polibutadieno
◦
Epóxidos
◦
Ureia formaldeído
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
SISTEMAS INORGÂNICOS
são caracterizados por:
baixo custo, estabilidade física e química, bem documentados,
disponibilidade de agentes solidificantes inorgânicos, componentes
não tóxicos
SISTEMAS ORGÂNICOS
de solidificação apresentam:
alto custo, baixa permeabilidade, estabilidade questionável na presença
de microorganismos, estabilidade a longo-prazo não provada,
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
PROCESSO A BASE DE CIMENTO
CIMENTO ÁGUA SÓLIDO
RÍGIDO
Hidratação:
1. Formação de membrana protetora na superfície das partículas 2. Cada grão de cimento: crescimento de fibrilas que se irradiam
MATRIZ FIBRILAR
Incorpora agregados e/ou resíduos adicionados na massa sólida monolítica
Resíduos com elevados teores de metais tóxicos
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
PROCESSO A BASE DE CIMENTO
Interferências (endurecimento e cura sejam retardados):
• Matéria orgânica, siltes, argilas, carvão ou lignita
• Sais solúveis de manganês, estanho, zinco, cobre e chumbo • Sulfatos
Aditivos
Melhorar as características físicas da mistura e diminuir as perdas por lixiviação de lodos fixados (ex. Adição de vermiculita ou argila como absorvente melhora as condições de fixação de res. radioativos).
Impregnação com polímeros
Diminuir permeabilidade das misturas res./cimento
Produto final Imersão Aquecimento
Polimerização
Aumento de resistência Durabilidade do
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
PROCESSO A BASE DE CIMENTO
MP abundante e barata
Processo conhecido (misturas e manuseio) Secagem e desidratação do res. não necessária
Cimento (alcalino): neutraliza ácidos, não afetado por oxidantes fortes Necessidade de grandes quantidades de cimento
Peso e volume aumenta
Aterros bem projetados e construídos para disposição de produtos finais não revestidos
Pre-tratamento, aditivos
Sistemas Resíduos/Cimento
Fatores Físicos
Formato e tamanho da
partícula
Conteúdo livre da água
Conteúdo de sólidos
Densidade / gravidade
específica
Viscosidade
Temperatura e umidade
Fatores químicos
Solubilidade dos íons
Controle de pH
Controle de potencial de
oxi-redução
Reações químicas
Adsorção
Troca iônica
Indústria/Atividade Tipo de Resíduo Poluente
Galvanoplastia Torta, Lama Cr, Pb, Cu, Ni, Zn, Cd, Cianetos
Galvanoplastia Torta, Lama Zn
Componentes Elétricos Torta, Lama C, Sn, Pb, Cianetos Químicos Orgânicos Líquido Pb, Ti
Lavagem de gases Líquido Sulfetos alcalinos Catálise petroquímica Sólido Co, Mo, Ni
Tratamentos metálicos Líquido Zn, Mg, Ba, ácidos e álcalis Farmacêutica Torta, Lama Zn, Hg, Ba, Be Acabamento metálico Sólido Cu, Ni, Zn
Incineração Torta, Lama Mn, Fe, Pb, Zn, V Decapagem ácida Torta, Lama Cr, Zn, Fe, ácidos Acabamento de Al Torta, Lama Cr, Cu, ácidos e álcalis Algumas aplicações da técnica de S/E em matrizes de
cimento
Componente do Resíduo Compatibilidade
Solventes orgânicos e óleos Muitos impedem o endurecimento
Sólidos orgânicos (plástico, resina, alcatrão) Boa. Pode aumentar a durabilidade
Resíduos ácidos inorgânicos O cimento neutralizará os ácidos
Oxidantes inorgânicos Compatível
Materiais radioativos Compatível
Metais pesados Compatível
Compatibilidade de alguns resíduos com a tecnologia de S/E em matrizes de cimento
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
PROCESSO A BASE DE CAL E MATERIAIS POZOLÂNICOS PARTÍCULAS SILICOSAS ÁGUA MATERIAL SIMILAR AO CONCRETO Materiais pozolânicos
Cinzas, poeiras de forno de cimento ou escória de alto-forno.
Exemplo
Tratamento de lama de sistemas de gases de combustão com as cinzas geradas em usinas termo-elétricas , cal e aditivos, produzindo material sólido
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
PROCESSO A BASE DE CAL E MATERIAIS POZOLÂNICOS
Produto obtido → sólido. Caract. de manuseio e permeabilidade melhores que o res. original
Não equipamentos especiais para operação Reações conhecidas entre cal e Mat. Poz. Secagem e desidratação não necessárias
Peso e volume aumenta
Aterros bem projetados e construídos para disposição de produtos finais não revestidos
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
TÉCNICAS A BASE DE POLÍMEROS
TERMOPLÁSTICOS UTILIZADOS • Betume
• Asfalto • Polietileno
PROCESSO
Resíduo seco, aquecido e disperso no termoplástico aquecido.
A mistura → resfriada e solidificada (normalmente dentro de recipiente – tambor metálico)
Equipamentos para aquecer e misturar os resíduos ao termoplástico (misturadora – extrusora)
Aquecimento – resfriamento Amolecem – endurecem
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Taxas de perda por lixiviação menores que do sist. cimento
Volume do produto final bastante reduzido, uma vez que os resíduos são adicionados a seco
Material termoplástico resistente a soluções aquosas de degradação microbiana
Termoplásticos aderem bem aos materiais incorporados Necessidade de equipamentos
Liberação de óleos e odores desagradáveis durante aquecimento de misturas (Poluição secundária)
Consumo de energia
Custo de transporte e disposição final elevados dada a plasticidade da mistura termoplástico/res. (containers)
TÉCNICAS A BASE DE POLÍMEROS
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Resíduos prensados, aglomerados ou entamborados são revestidos superficialmente, a pincel ou spray, com materiais como poliuretanos, resinas de fibra de vidro ou mistura destes.
Tais materiais atuam como um selo entre o resíduo e o meio ambiente TÉCNICAS DE ENCAPSULAMENTO SUPERFICIAL Res. Seco Solução de acetona e polibutadieno 5 min. Mistura Endurecer por 2 hrs Material de revestimento Leve pressão Aquecido (120 – 200ºC) Fundir molde Material aglomerado
Se funde uma jaqueta de polietileno de 3,5 mm de espessura que
adere ao ligante de polibutadieno
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
Resíduo não entra em contato com água, materiais muito solúveis podem ser encapsulados
Lixiviação de poluentes eliminada se o revestimento impermeável for mantido
Alto custo de resina utilizada para fixação
Elevado consumo energia (secagem, fusão, formação revestimento) Riscos de fogo → polietileno combustível
Custos de equipamentos
TÉCNICA DE ENCAPSULAMENTO SUPERFICIAL
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
TÉCNICAS DE AUTO-SOLIDIFICAÇÃO Lodos de limpeza de gases 8 a 10% de lodo de sulfito-sulfato seco é calcinado sulfito-sulfato de cálcio Caract. similares ao cimento Resíduo calcinado reintroduzido no lodo + aditivos Cinzas (ajustar umidade) PRODUTO FINALMaterial duro como argamassa, boas caract.
de manuseio e baixa permeabilidade
2. TIPOS DE TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS –
BASEADAS EM TIPOS DE AGENTES SOLIDIFICANTES
(BINDERS)
TÉCNICAS DE TRANSFORMAÇÃO EM VIDRO, PRODUÇÃO DE MINERAIS
SINTÉTICOS OU CERÂMICOS
Técnica baseada na fusão de resíduos com sílica ou outros materiais para formar
vidro, material silicato ou cerâmico
Vidros e silicatos cristalinos lixiviam lentamente sob ação da água Materiais seguros, não requerem contenção secundária Aplicabilidade: materiais extremamente perigosos e radioativos
FLUXOGRAMA DO PROCESSO
Análise e avaliação do resíduo
Pré-tratamento, Precipitação, etc. Secagem, 50% sólidos Adição de agentes solidificantes Controle de qualidade Aterros Monodisposição Co-disposição
3. TIPOS DE RESÍDUOS A SEREM TRATADOS
A seleção do processo de tratamento mais adequado requer:
◦ Conhecimento do resíduo a ser tratado ◦ Da quantidade a ser manuseada
◦ Natureza e composição de res. (Compatibilidade)
◦ Da localização e características ambientais da área onde o resíduo será disposto
Controle e Qualidade do Produto Final
Avaliação do Processo
Qualidade está em função da:
◦
Formulação
◦
Processo
◦
Condições de hidratação
◦
Idade
Parâmetros para se medir a qualidade são:
•
Resistência mecânica,
•
Teste de lixiviação,
•
Ponto de pega,
•
Permeabilidade,
•
Durabilidade
Considerações Econômicas
Tecnologia Aterro S / E Incineração Trat. EspecialEXEMPLOS
“Os resíduos de média
radioatividade, compostos de filtros, efluentes líquidos solidificados e resinas são acondicionados em uma matriz sólida de cimento e mantidos dentro de recipientes de aço apropriados.
Com o passar do tempo, esse material perde a radioatividade, mas até lá tem de ser
encapsulado e armazenado em depósitos isolados e
monitorados.”
http://www.eletronuclear.gov.br/Saibamais/Gerenciamentoderes%C3%ADduos/Res%C3 %ADduosradioativos.aspx
EXEMPLOS
Solidification and Stabilization Work
