Recuperação de fósforo em estações de tratamento de esgoto através da coagulação-floculação e adsorção

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Leite, Camille Nunes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-27042022-150310/
Resumo: Nas últimas décadas um avanço considerável de novas alternativas tecnológicas de recuperação do fósforo (P) via efluentes e lodos de esgoto tem sido alcançado mundo a fora, algumas já em estágio de implantação em escala real. No entanto, a falsa ideia de que essas fontes são rejeitos, variações das exigências de cada país e estado, bem como a elevada variabilidade composicional dos efluentes, estrutura e metodologia das estações de tratamento (ETEs) inviabilizam a adoção das mesmas na ausência de um estudo pontual. No Brasil, carecem ainda dados e muito pouco é feito sobre a recuperação de nutrientes, sendo os tratamentos ainda pouco eficientes, com águas tratadas ainda ricas em nutrientes e os lodos de esgoto ainda destinados a aterros sanitários. Com base nisso, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de dois distintos mecanismos, coagulação-floculação e adsorção, na melhoria do tratamento da água da ETE Bela Vista na cidade de Piracicaba/SP, quanto aos parâmetros de recuperação de P total e nitrogênio (N) total. Para tanto, na coagulação-floculação foi estudado o emprego do coagulante inorgânico sulfato de alumínio [Al2(SO4)3] e diferentes coagulantes orgânicos a base de taninos catiônicos (extratos da acácia negra) em doses de 5 200 ppm. No processo de adsorção, foram produzidos e caracterizados os adsorventes obtidos a partir de impregnação e tratamento térmico do bagaço-de-cana com cloreto de magnésio e zeólita com cloreto de cálcio (BCMg e ZCa, respectivamente), as massas de adsorvente de 0,5 7 g L-1 de efluente foram estudadas. Pelos resultados, a coagulação-floculação com emprego de doses entre de 25 - 150 ppm de Al2(SO4)3 e polieletrólito aniônico foram capazes de reduzir em mais de 85% a carga de P total, acelerando o processo de decantação e reduzindo os parâmetros de controle como DQO (10 31%) e N- Kjeldahl (25 48%). Com emprego de 3 g L-1 do adsorvente BCMg foi possível atingir valores de P total no efluente tratado na ordem de 0,03 mg P L-1 e 10,6 mg N L-1 de N-Kjeldahl, o que representa mais de 85% e 24% de remoção, respectivamente. Para o caso do emprego de 5 g L-1 de ZCa as reduções de P total e N-Kjeldahl foram superiores a 65% (concentração final de 0,09 mg P L-1) e 45% (7,7 mg N L-1), respectivamente. Como usualmente o destino desses nutrientes é o lodo, o emprego de ambos os processos representa enriquecimento do lodo final, o que pode ter efeitos significativos na reciclagem de nutrientes através do uso do lodo na agricultura. Logo, os processos de coagulação-floculação e adsorção são eficientemente capazes de reduzir P total e N- Kjeldahl, devolvendo uma água ainda mais limpa ao Rio Piracicaba e enriquecendo o lodo. A viabilidade e eficiência de aplicação desses métodos em escala real, bem como o estudo dos efeitos desse enriquecimento do lodo na reciclagem são ainda necessários.
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No Brasil, carecem ainda dados e muito pouco é feito sobre a recuperação de nutrientes, sendo os tratamentos ainda pouco eficientes, com águas tratadas ainda ricas em nutrientes e os lodos de esgoto ainda destinados a aterros sanitários. Com base nisso, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de dois distintos mecanismos, coagulação-floculação e adsorção, na melhoria do tratamento da água da ETE Bela Vista na cidade de Piracicaba/SP, quanto aos parâmetros de recuperação de P total e nitrogênio (N) total. Para tanto, na coagulação-floculação foi estudado o emprego do coagulante inorgânico sulfato de alumínio [Al2(SO4)3] e diferentes coagulantes orgânicos a base de taninos catiônicos (extratos da acácia negra) em doses de 5 200 ppm. No processo de adsorção, foram produzidos e caracterizados os adsorventes obtidos a partir de impregnação e tratamento térmico do bagaço-de-cana com cloreto de magnésio e zeólita com cloreto de cálcio (BCMg e ZCa, respectivamente), as massas de adsorvente de 0,5 7 g L-1 de efluente foram estudadas. Pelos resultados, a coagulação-floculação com emprego de doses entre de 25 - 150 ppm de Al2(SO4)3 e polieletrólito aniônico foram capazes de reduzir em mais de 85% a carga de P total, acelerando o processo de decantação e reduzindo os parâmetros de controle como DQO (10 31%) e N- Kjeldahl (25 48%). Com emprego de 3 g L-1 do adsorvente BCMg foi possível atingir valores de P total no efluente tratado na ordem de 0,03 mg P L-1 e 10,6 mg N L-1 de N-Kjeldahl, o que representa mais de 85% e 24% de remoção, respectivamente. Para o caso do emprego de 5 g L-1 de ZCa as reduções de P total e N-Kjeldahl foram superiores a 65% (concentração final de 0,09 mg P L-1) e 45% (7,7 mg N L-1), respectivamente. Como usualmente o destino desses nutrientes é o lodo, o emprego de ambos os processos representa enriquecimento do lodo final, o que pode ter efeitos significativos na reciclagem de nutrientes através do uso do lodo na agricultura. Logo, os processos de coagulação-floculação e adsorção são eficientemente capazes de reduzir P total e N- Kjeldahl, devolvendo uma água ainda mais limpa ao Rio Piracicaba e enriquecendo o lodo. A viabilidade e eficiência de aplicação desses métodos em escala real, bem como o estudo dos efeitos desse enriquecimento do lodo na reciclagem são ainda necessários.In recent decades, a considerable advance in new technological alternatives for phosphorus (P) recovery via effluents and sewage sludge has been reached around the world, some of which are already in the stage of implementation on a full scale. However, the false idea that these sources are tailings, variations in the requirements of each country and state, as well as the high compositional variability of effluents, structure, and methodology of treatment plants (ETEs) make their adoption impossible in the absence of a punctual study. In Brazil, data is still lacking and very little is done about nutrient recovery, treatments are still inefficient, with treated water still rich in nutrients and sewage sludge still destined for landfills. Based on that, this research aimed to study two distinct mechanisms, adsorption, and coagulation-flocculation, in the improvement of water treatment at ETE Bela Vista in the city of Piracicaba/SP, regarding the recovery parameters of total P and total nitrogen (N). Therefore, in coagulation-flocculation, the use of inorganic coagulant aluminium sulfate [Al2(SO4)3] and different organic coagulants based on cationic tannins (black wattle extracts) in doses of 5 200 ppm were studied. In the adsorption process, the adsorbents obtained from impregnation and heat treatment of sugarcane bagasse with magnesium chloride and zeolite with calcium chloride (BCMg and ZCa, respectively) were produced and characterized, at mass of 0. 5 7 g L-1 of effluent were studied. Based on the results, coagulation-flocculation using doses between 25 - 150 ppm of Al2(SO4)3 and anionic polyelectrolyte were able to reduce the total P load by more than 85%, accelerating the decantation process and reducing the parameters controls such as COD (10 31%) and N-Kjeldahl (25 48%). With the use of 3 g L-1 of the BCMg adsorbent, it was possible to reach values of total P in the treated effluent in the order of 0.03 mg P L-1 and 10.6 mg N L-1 of N-Kjeldahl, which represents more of 85% and 24% removal, respectively. In the case of using 5 g L-1 of ZCa, the reductions in total P and N-Kjeldahl were greater than 65% (final concentration of 0.09 mg P L-1) and 45% (7.7 mg N L-1), respectively. As these nutrients are usually destined for sludge, the use of both processes represents enrichment of the final sludge, which can have significant effects on nutrient recycling through the use of sludge in agriculture. Therefore, the coagulation-flocculation and adsorption processes are efficiently capable of reducing total P and N-Kjeldahl, returning even cleaner water to the Piracicaba River and enriching the sludge. The feasibility and efficiency of applying these methods on a full scale, as well as the study of the effects of this sludge enrichment in recycling are still necessary.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPavinato, Paulo SergioLeite, Camille Nunes2022-03-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-27042022-150310/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-04-27T19:19:51Zoai:teses.usp.br:tde-27042022-150310Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-04-27T19:19:51Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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