Esta comunicação apresenta alguns resultados de um estudo sobre o
tratamento secundário das águas residuais de uma indústria química de colas e vernizes.
O efluente foi sujeito a um tratamento biológico num reactor descontínuo (SBR) e,
subsequentemente, sujeito a pós-tratamento por acção de reagente de Fenton. A carga
orgânica imposta ao sistema foi típica de um sistema de lamas activadas de baixa carga,
na ordem dos 0.45-0.75 KgCQOmˉ³dˉ¹, atingindo-se, assim, eficiências de remoção em
termos de CQO na ordem dos 60%. O tratamento biológico foi complementado com um
tratamento por oxidação/coagulação com reagente de Fenton. Este processo permitiu
obter uma remoção de CQO de cerca de 50%, perante a adição de 400 mg/l de peróxido
de hidrogénio e 1600 mg/L sulfato ferroso. Em termos globais, os resultados obtidos
demonstraram a aplicabilidade do processo testado.Isar–Rakoll Chemie Portuguesa S.A

Brito, A. G.

Mota, M.

Universidade do Minho: RepositoriUM

1ESTUDO DA TRATABILIDADE DE UM EFLUENTE DA INDÚSTRIA QUÍMICAPOR UM REACTOR SBR COMPLEMENTADO PORREAGENTE DE FENTONM. J. Mota, A. G. BritoUniversidade do Minho, Instituto de Biotecnologia e Química Fina,Departamento de Engenharia Biológica, 4700 Braga, PortugalRESUMO: Esta comunicação apresenta alguns resultados de um estudo sobre otratamento secundário das águas residuais de uma indústria química de colas e vernizes.O efluente foi sujeito a um tratamento biológico num reactor descontínuo (SBR) e,subsequentemente, sujeito a pós-tratamento por acção de reagente de Fenton. A cargaorgânica imposta ao sistema foi típica de um sistema de lamas activadas de baixa carga,na ordem dos 0.45-0.75 KgCQOm-3d-1, atingindo-se, assim, eficiências de remoção emtermos de CQO na ordem dos 60%. O tratamento biológico foi complementado com umtratamento por oxidação/coagulação com reagente de Fenton. Este processo permitiuobter uma remoção de CQO de cerca de 50%, perante a adição de 400 mg/l de peróxidode hidrogénio e 1600 mg/L sulfato ferroso. Em termos globais, os resultados obtidosdemonstraram a aplicabilidade do processo testado.PALAVRAS CHAVE: SBR, Reagente de Fenton, águas residuais, indústria química.INTRODUÇÃOOs efluentes da indústria química de colas e vernizes são bastante complexos. Este factodeve-se à presença de um conjunto diverso de compostos orgânicos, nomeadamente,acetato de vinil, tolueno, compostos acrílicos, bem como outros hidrocarbonetosresultantes do processo fabril. A Isar Rakoll Chemie Portuguesa S.A. é a principalempresa portuguesa neste ramo e, ciente das suas responsabilidades, tem em execuçãoum programa destinado a cumprir integralmente o disposto no Decreto-Lei 236/98 de 1de Agosto relativamente à descarga de águas residuais em meios hídricos superficiais.Os reactor descontinuos sequenciais, denominados SBR (Sequencing Batch Reactor),têm demonstrado a sua capacidade para o tratamento de um vasto conjunto de efluentes(Rodrigues et al., 1998). Este tipo de reactores demonstra um elevado grau deflexibilidade. Com efeito, é possível optimizar o sistema SBR através da apropriadaselecção de um conjunto de factores, tais como o número de reactores em paralelo,variação do volume do reactor, volume de alimentação, período e duração das fases decada ciclo (Ketchum, 1997). A fase de reacção decorre em estado não-estacionário e asua ocorrência periódica, ciclica, poderá, segundo Flemming and Wuertz (1996), impor2condições fisiológicas relativamente selectivas e permitir obter um aumento decapacidade de reacção. Em termos de processos de oxidação, o Reagente de Fentonenvolve a reacção do ião Fe2+ com peróxido de hidrogénio. Devido ao papel dos iõesFe2+/Fe3+, a coagulação também poderá desempenhar um papel complementar naremoção da matéria orgânica (Kuo, 1992). O peróxido de hidrogénio e os iões Fe2+ sãousualmente mais estáveis em meio ácido, a pH entre 3 e 4 (Lin and Gurol, 1996).Em consequência, este estudo teve por objectivo avaliar a tratabilidade do efluenteindustrial da Isar Rakoll Chemie Portuguesa S.A. (após pré-tratamento físico-quimicopor coagulação-floculação) utilizando, para o efeito, um sistema SBR e uma oxidaçãocom reagente de Fenton.MATERIAL E MÉTODOSConforme referido, o efluente industrial foi fornecido pela Isar-Rakoll ChemiePortuguesa, S.A., após ser sujeito ao tratamento primário de coagulação/floculação naprópria indústria. O inóculo de biomassa foi amavelmente cedido pela CâmaraMunicipal de Braga e proveio do tanque de arejamento do sistema de lamas activadas daETAR de Frossos. O tratamento biológico decorreu num reactor SBR executado emvidro acrílico, com volume útil de 3 litros com sistema de controlo do tipo On/off.(Brito et al, 1997). Os ensaios decorreram à temperatura ambiente e o tempo deresidência foi de 3 dias.A duração das fases de operação do reactor é apresentada no seguinte esquema:Enchimento Reacção Sedimentação Descarga10 minutos 21 – 22 horas 2 horas 10 minutosO processo de oxidação por reagente de Fenton consistiu no tratamento do efluente doSBR por adição de peróxido de hidrogénio (200 v/v) e sulfato ferroso (FeSO4. 7H2O) apH 3.5. O esquema de trabalho é indicado na Figura 1. H2O2   FeSO4.7H2O    NaOH  Agitação rápida                Agitação lenta           Sedimentação        Neutralização       (5 min)      (15 min)               (2 horas)             (pH=7)Fig. 1 – Esquema do procedimento de operação para o Reagente de Fenton.Os valores da Carência Química de Oxigénio (CQO), os sólidos totais (ST) e os sólidossuspensos voláteis (SSV) foram determinados de acordo com o Standard Methods,(1985). A Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO) foi avaliada recorrendo ao sistemade medição Oxi-Top – Respirometric BOD5 – WTW. O volume de lamas foi medidoem provetas de 100 ml.3RESULTADOS E DISCUSSÃOTratamento biológicoNa Figura 2 estão patentes os resultados experimentais do sistema SBR laboratorial.Fig. 2 – Evolução dos valores de CQO e pH para o sistema SBR.Na fase inicial do estudo o valor, em termos de CQO, da alimentação rondava os 2700mg/L. Nestas condições, obteve-se assim uma eficiência de redução de cerca de 70%.Este desempenho é muito aceitável para o sistema em causa, se tivermos em atençãoque se apenas se tratava de efluente industrial, isto é sem mistura de efluente doméstico.Nos dias 38º até 50º registou-se uma acentuada subida na CQO de saída (de 600 mg/Lpara 900/1000 mg/L). Este facto poderá estar relacionado com a observada diminuiçãodo valor de pH no sistema, de 7 para sensivelmente 6 (pontualmente menos), o que teráexercido um efeito nefasto sobre o consórcio microbiano presente. Nesta fase, foitambém observado uma extrema dificuldade de sedimentação das lamas, pelo que as 2horas reservadas para esta etapa eram insuficientes. A subida do índice IVL de valoresde 100 para 200 ml/gSST comprova esta disfunção. Com a subida do valor de pH (poradição de uma base na alimentação) o índice IVL retomou os valores de 100-150ml/gSST. A hipótese que se afigura mais plusível para este fenómeno prende-se com apossível presença de algum composto especifico na água residual durante esse período.Na verdade, a substituição da alimentação promoveu a resolução do problema, mas aausência de meios analíticos disponíveis não permitiu investigar esta hipótese. A partirdo 60º dia de operação o valor de CQO de entrada baixou para valores de 1500 mg/L,sendo o valor final na descarga próximo dos 400 mg/L. Em contrapartida, o efluentetratado cumpria, em termos de CBO5 e sólidos suspensos, o Decreto Lei 236/98 de 1 deAgosto. Este facto indicia que a fracção de CQO remanescente é recalcitrante àdegradação biológica.Importa notar que, embora se tenha trabalhado apenas com efluente industrial (semadição de efluente doméstico ou nutrientes), a adaptação da biomassa ao efluente foicomprovada pelo crescimento dos sólidos voláteis desde um valor inicial de 2.6 até 4.5g/L. Ao longo do estudo, em resultado do crescimento da biomassa, a carga mássicareduziu-se de 0.4 até, aproximadamente, 0.2 KgCQO/kgSSV/dia.050010001500200025000 32 64 99Tempo (Dias)CQO (mg/L)0123456789pHCQOinCQOoutpHinpHout4Ao visualizar a evolução da CQO ao longo do ciclo de operação (Fig. 3) é possívelverificar que ao fim de 10 horas se atingem valores de 350 mg/L. Asim sendo, as 21 –22 horas associadas ao período de reacção poderiam ser reduzidas. Apesar destaversatilidade, só casualmente, por  conveniência prática, é que se  fizeram ciclos de 18 –19 horas,  não se tendo verificado consequências em termos de eficiência.Fig. 3 – Valores de CQO e pH para um ciclo de operação do sistema SBR.É de referir que na fase inicial houve uma ligeira produção de espumas, possivelmenteresultado da adaptação da biomassa. As espumas foram inicialmente controladas com aadição de um anti-espumante mas, efectivamente, a sua produção cessou após 3semanas de operação.Tratamento por Reagente de FentonConforme referido, o efluente foi sujeito, após tratamento biológico, a um processo deoxidação com reagente de Fenton. No gráfico da figura 4 é possível observar a variaçãode CQO e produção de lamas, a diferentes doses de sulfato ferroso, para umaconcentração de peróxido de hidrogénio de 400 mg/L. Esta foi a concentração óptima deperóxido determinada em ensaios anteriores (não apresentados).Fig. 4 – Eficiencia e produção de lamas (Reagente de Fenton).Os dados indicados na Figura 4 revelam um efeito positivo em resultado do aumento doteor em sulfato ferroso até à dose de 1600 mg/L, à qual se obtém uma eficiência queronda os 50%. A este valor atinge-se um patamar de oxidação. Maiores concentraçõesde ião ferroso provocam um significativo aumento da quantidade de lamas, sem01002003004005006007000 1 3 5 7 9 11 14 18Tempo (Horas)CQO (mg/l)5678pHCQOpH01020304050607080901000 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8[FeSO4.7H2O]  (g /L)CQOR/CQO0 (%)0510152025Lamas (%)EficiênciaLamas5contrapartidas em termos de eficiência. É de notar que a produção de lamas emquantidades significativas é um aspecto desfavorável nesta contexto, dado implicar umacarga adicional em espessamento e desidratação. Para além desse facto, a quantidaderesidual de ferro no sobrenadante deverá ser considerada nos processos subsequentes deafinação.CONCLUSÕESO trabalho efectuado sobre a tratabilidade do efluente industrial da Isar – RakollChemie Portuguesa S.A., permitiu concluir que o sistema SBR é adequado para otratamento secundário do efluente em causa. O sistema atingiu valores de eficiência de60 a 70 % para entradas de CQO de 1500 – 2000 mg/L. Após 10 horas de operaçãoobteve-se uma redução de CQO de 65%, o que aponta como excessivas as 21 – 22 horasde reacção.Relativamente ao processo de oxidação com peróxido de hidrogénio e ião ferroso –Reagente de Fenton - concluiu-se que é um sistema com potencialidades para o pós-tratamento deste tipo de efluentes. As concentrações mais apropriadas de peróxido dehidrogénio e sulfato ferroso foram, respectivamente, 400 e 1600 mg/L. Para estes teores,o balanço entre a eficiência de remoção de CQO e a produção de lamas é positivo.AgradecimentosOs autores desejam agradecer à empresa Isar – Rakoll Chemie Portuguesa S.A., emespecial ao Engenheiro Pedro Machado, a cedência do efluente industrial utilizado nosensaios, bem como os pertinentes comentários e sugestões efectuadas durante o decorrerdo presente trabalho.REFERÊNCIASA.P.H.A., A.W.W.A., W.P.C.F. (1985). Standard Methods for the Examination ofWater and Wastewater. 16th edition, APHA (ed.), Washington DC, U.S.A.Brito A.G., Rodrigues A.C., Melo L.F. (1997). Feasibility of a pulsed sequencing batchreactor with anaerobic aggregated biomass for the degradation of low strengthwastewaters. Water Science and Technology. 35, 1, 193-198.Flemming, H.-C., Wuetz,S., (1996). Impact of nonsteady – state condition on microbialconsortia. In: First IAWQ Specialized Conference on Sequencing Batch ReactorTecnology, Munich, Germany, 49 – 61.Ketchum, L. H. Jr., (1997). Design and physical features of Sequencing Batch Reactors.Warter Science and Tecnology, 35, 1, 11 – 18.Kuo, W. G., (1992). Decolorizing dye wastewater with Fenton’s Reagent. Wat. Res., 26,7, 881 – 886.Lin, S.-S., Gurol, M. D., (1996). Heterogeneos catalytic oxidation of organic compondsby hidrogen peroxide. Warter Science and Tecnology, 34, 9, 57 – 4.Rodrigues A.C., Brito A.G., Melo L.F. (1998). Nitrogen removal from brewery wastewaters usingSequencing Batch Reactors. In: New advances in biological nitrogen and and phosphorus removalfor municipal and industrial wastewaters. Narbonne, October 12-14, 1998.

Estudo da tratabilidade de um efluente da indústria química por um reactor SBR complementado por reagente de Fenton

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