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Eletrocoagulação como pós-tratamento do efluente de um wetland construído de escoamento vertical

Resumo

A eletrocoagulação (EC) foi aplicada como tratamento terciário para o efluente de wetland construído de escoamento vertical (WCV). O sistema de EC compreendeu um reator cilíndrico de vidro (1 L) e eletrodos de alumínio conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua. O estudo foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira, as condições operacionais do reator foram delimitadas por meio de um experimento bifatorial 32 (3×3) de natureza quantitativa × quantitativa, analisando intensidade de corrente e tempo. Com base nos resultados obtidos, a regressão linear resultou na combinação de 1,3 A e 18 min, com custo operacional elétrico de 2,71 R$.m-3. Em seguida, realizou-se a etapa de monitoramento durante quatro meses, aplicando a EC sob essas condições fixas estabelecidas. As eficiências médias de remoção alcançadas foram de 99,7% para P-PO4 3-, 20,6% para N-NO3 – , 2,37 log de coliformes totais, 2,35 log de Escherichia coli, 84,9% para demanda química de oxigênio, 95% para turbidez, 95,1% para cor aparente, aumento de 19% no pH, de 18,6% na temperatura e diminuição de 15,8% na condutividade elétrica. O tratamento demonstrou elevadas e homogêneas eficiências de remoção dos poluentes, principalmente para P-PO4 3-, indicando que a EC produz efluente com menor potencial poluidor e é indicada para tratamento de efluente doméstico em nível terciário.

Introdução

Visando à integridade física, química e biológica dos corpos hídricos, cientistas e pesquisadores estão desenvolvendo melhorias nas tecnologias de tratamento convencionais e buscando ideias inovadoras que ofereçam eficiência e economia, como a eletrocoagulação (EC). Esse método eletroquímico tem sido utilizado com sucesso no tratamento de águas residuais, de óleos e graxas, de metais pesados, de lixiviados e efluentes industriais (ASWATHY et al., 2016; CHELLAM; SARI, 2016; DEMIRCI; PEKEL; ALPBAZ, 2015; HASAN; ELEKTOROWICZ; OLESZKIEWICZ, 2014; LUZ, 2012; THEODORO, 2010; UN; AYTAC, 2013).

O princípio do método é passar eletricidade pela água, a fim de promover a desestabilização da solução. De forma objetiva, a EC inicia-se com a aplicação de uma diferença de potencial nos eletrodos. O cátodo sofre redução e promove a hidrólise da água, gerando gás hidrogênio e o radical hidroxila, enquanto o ânodo sofre o processo de oxidação, gerando espécies catiônicas que são lançadas no meio. O cátion formado, denominado de coagulante, reage com a solução e os íons hidroxilas, formando os hidróxidos metálicos. Estes favorecem a formação de flocos, anulando as cargas negativas, agregando as partículas suspensas e adsorvendo as dissolvidas, iniciando a coagulação. Os contaminantes são removidos por reações químicas ou coalescência do material coloidal (ATTOUR et al., 2014; CAÑIZARES et al., 2005; CHEN, 2004).

Neste estudo, aplicou-se a EC com eletrodos de alumínio como tratamento terciário para uma estação de tratamento de efluente (ETE) doméstico. O objetivo foi reduzir as concentrações finais de diversos poluentes, especialmente o fósforo, que não é removido eficientemente nessa ETE. Inicialmente, um experimento bifatorial 32 (3×3) de natureza quantitativa × quantitativa e a análise de resposta em 3D foram utilizados para avaliar a melhor combinação de corrente elétrica e tempo de reação para o dimensionamento do reator de EC. Na segunda etapa, realizou-se um monitoramento para avaliar o desempenho do reator e a eficiência de remoção de fósforo, nitrogênio, coliformes totais, Escherichia coli, matéria orgânica carbonácea, turbidez, cor aparente, condutividade elétrica e monitorar pH e temperatura.

A relevância deste estudo associa-se à necessidade de avaliar a efetividade da EC e complementar as informações sobre o seu comportamento em esgotos nas suas condições reais de operação, uma vez que a maioria dos trabalhos com esse tipo de processo é realizado apenas com ajustes de pH e condutividade.

Autores: Janaina Goerck;  Delmira Beatriz Wolff1; Ronaldo Kanopf de Araújo e Samara Terezinha Decezaro.

 

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