Tratamento de efluentes

1. Introdução

O Tratamento Biológico para os Efluentes da Unidade 02 visa atender às Legislações Estadual e Federal que controlam os padrões de lançamento de efluentes líquidos para o Estuário. Os parâmetros utilizados são:

- Características do Efluente a ser Tratado:

• Carga de Nitrogênio Amoniacal = 690 Kg Nitrogênio Amoniacal/Dia
• Vazão = 180 m³/h
• Temperatura = 35ºC

- Características do Efluente Tratado:

• Concentração de Nitrogênio Amoniacal no Efluente Tratado:
• Normal = 1 mg/l
• Máximo = 20 mg/l
• pH = 6,0 a 8,0

Obs: Quando a saída do efluente da ETB estiver fora da especificação o mesmo será reciclado até que o mesmo esteja enquadrado.

Em sistemas aeróbios de tratamento biológico, a nitrificação é realizada por bactérias autotróficas que oxidam o nitrogênio amoniacal para nitrato, com formação de nitrito em uma fase intermediaria das reações envolvidas no processo.

As bactérias autotróficas caracterizam-se pela utilização de carbono inorgânico para síntese celular. A energia necessária para o crescimento desse grupo específico de bactérias é derivada da oxidação dos compostos nitrogenados inorgânicos presentes na solução.

As bactérias NITROSOMONAS e NITROBACTER são os principais gêneros de bactérias responsáveis pelas reações sequenciais de oxidação, que caracterizam o processo de nitrificação, e por serem organismos aeróbios, suas atividades bioquímicas serão desenvolvidas somente na presença de oxigênio dissolvido. As NITROSOMONAS realizam a oxidação do nitrogênio amoniacal para nitrito, enquanto a passagem de nitrito para nitrato é efetuada pelo gênero NITROBACTER.

Em sistemas de tratamento aeróbio o nitrogênio presente será convertido em amônia através de reação de amonificação, na qual a amônia estará em solução com o íon amônio (NH4+) ou amônia livre (NH3), dependendo do pH da solução.

Nitrogênio orgânico → NH4+ + OH ↔ NH3 + H2O

Considerando-se que para valores de pH próximos de 7,0, o nitrogênio amoniacal apresentará a forma NH4+, a equação de oxidação da amônia para nitritos pode ser escrita da seguinte maneira:

NH4+ + 1,5 O2 → 2H+ + NO2

A liberação de íons H+ durante a etapa de oxidação da amônia para nitrito produz uma queda no pH da solução, que pode provocar inibição ou até mesmo a interrupção de nitrificação.

A segunda etapa do processo, ou seja, a oxidação de nitrito para nitrato é representada pela relação estequiométrica a seguir:

NO2- + ½ O2 → NO3-

Dos vários parâmetros operacionais que podem afetar diretamente a concentração das bactérias nitrificantes, e consequentemente a taxa de crescimento de lodo ativado, destacam-se a idade do lodo e o fator de carga (g NH4+/g SSVTA. Dia).

Dentre os vários compostos que podem afetar a nitrificação, as próprias concentrações de amônia e nitrito podem atuar como agentes inibidores do processo, dependendo das condições operacionais e das concentrações de nitrogênio orgânico e amoniacal na corrente de entrada do sistema. A inibição está relacionada às concentrações de amônia livre (NH3) e ácido nitroso livre (HNO2) presentes na solução.

De acordo com a equação:

Nitrogênio orgânico → NH4+ + NH3 + H2O, com o aumento do pH ocorrerá um aumento na concentração de amônia livre na solução e acabar provocando uma acumulação de nitrito sem a subsequente oxidação à nitrato.

Concentrações de amônia livre superiores a 10 mg/L passam a atuar como inibidoras ao processo, assim como temperaturas acima de 30ºC, diminuindo a taxa máxima de nitrificação assim como no coeficiente de crescimento das bactérias nitrificantes. Para valores de pH entre 7,0 e 9,0, nos quais a concentração de amônia livre não apresentou características limitantes nem inibidoras, foram sugeridas idades de lodo compreendidas entre 9 e 18 dias para ser mantidas em unidades de efetiva nitrificação. A menor faixa de valores (9 a 12 dias), foi adotada para pH igual a 8,0. Idades de lodo variando de 12 a 15 dias deveriam ser empregadas em despejos com pH igual a 7,0.

Os valores de pH para as bactérias NITROSOMONAS e NITROBACTER estão situados entre os valores de 7,2 e 8,0.

A temperatura afeta o processo modificando a eficiência das bactérias responsáveis pela nitrificação, e a taxa na qual a biomassa sedimenta no decantador secundário. A temperatura ótima para nitrificação localiza-se na faixa de 28 a 32ºC, e na prática, valores abaixo de 5ºC e acima de 45ºC devem ser evitados sob pena de provocar a interrupção do processo. Por essa razão é recomendado que efluentes industriais sejam mantidos a temperaturas iguais ou menores a 30ºC para assegurar estabilidade operacional.

1. Processo de Tratamento Biológico na Vale Fertilizantes Unidade 2

1.  Tratamento Primário

As correntes de Efluentes são divididas: os efluentes fosfatados serão tratados no WWT (Waste Water Treatment) e passarão por lagoas de decantação, tendo dois sistemas de correção de pH.

Os efluentes nitrogenados serão despejados em um tanque, onde se junta com os efluentes sanitários. Esse tanque recebe: Unidade de Amônia, Unidade de Ácido Nítrico, Unidade de Nitrato de Amônio, Torres de Resfriamento Centrais, Lavadoras de Gases / Torre de Absorção da White Martins e BOC, Drenagem Pluvial das áreas passíveis de contaminação com Nitrogênio Amoniacal.

A Lagoa Pulmão tem a função de receber a drenagem pluvial, funcionando como um Pulmão de Águas Pluviais. Esta Lagoa Pulmão de Águas Pluviais para tratamento (LK-7706) é impermeabilizada com manta de PEAD e protegida com concreto para possibilitar limpezas mecânicas. Esta Lagoa está dimensionada com capacidade estimada de 668 m³, dotada de telas removíveis em sua saída que tem por objetivo a remoção de sólidos grosseiros que porventura sejam arrastados pelas águas pluviais. Esta Lagoa é provida de um poço de bombeamento, onde estão instaladas duas bombas centrífugas verticais, com vazão de 400 m³/h.

O Efluente do Processo Nitrogenado (cerca de 220 m³/h) e o Efluente Sanitário (cerca de 30 m³/h), chegam para o tratamento no tanque de Neutralização, com volume de 21 m³, onde ocorre o ajuste de pH do efluente através da adição de Hidróxido de Sódio a 50% e de Ácido Sulfúrico a 98%, o tanque é dotado de um misturador axial que realiza a homogeneização do efluente, e de uma sonda que realiza o controle de pH do tanque.

O Efluente neutralizado verterá para o Tanque de Recalque Neutralizado, com capacidade de 21 m³, de onde será bombeado para o Decantador Longitudinal através de duas bombas centrífugas verticais de 250 m³/h, com inversor de frequência. O Decantador Longitudinal têm a função de remover sólidos sedimentáveis e separar o óleo da água.