Prof. Joel Palomino

Sistemas de Coleta e Tratamento de Águas Residuárias

Aula 05 – Tratamentos

Convencionais por Meios Químicos

NEUTRALIZAÇÃO DE pH

NEUTRALIZAÇÃO DE pH

* pH é a medida da acidez ou alcalinidade de um líquido.

* Neutralização é utilizada para ajustar o pH dos efluentes para um

valor aceitável (geralmente 5,0<pH<9,0 conforme padrão

estabelecido em norma), quando este for liberado para o meio

ambiente.

NEUTRALIZAÇÃO DE pH

* Procedimento adotado para reduzir ou eliminar a reatividade e a

corrosividade do efluente.

* Condiciona as águas residuais industriais de acordo com as

finalidades requeridas a jusante:

• Antes da descarga em corpo d‘água receptor (preserva a vida

aquática, muito sensível as variações de pH).

• Antes da descarga em sistema publico de esgotos sanitários

(preserva a integridade do sistema de coleta e tratamento).

NEUTRALIZAÇÃO DE pH

• Antes de sistemas de tratamento físico-químico ou biológico

(boas condições de metabolização dos microorganismos).

• Antes de processos avançados físicos ou químicos de

tratamento, tais com o membranas, processos eletroquímicos

ou oxidativos.

NEUTRALIZAÇÃO DE pH

* Os métodos de ajuste de pH em efluentes industriais são

classificados em duas categorias:

a) Mistura em tanques de equalização ou tanques-pulmão

das correntes de despejos ácidos e alcalinos oriundos da mesma ou

de outra planta industrial;

b) Adição de ácidos (ou de bases) nas correntes de despejos

alcalinos (ou ácidos), respectivamente.

MISTURA EM TANQUE DE EQUALIZAÇÃO

a) Utilizando tanque de equalização de nivel constante:

Utiliza-se um tanque sob agitação para que a mistura dos efluentes

ácidos e alcalinos seja satisfatória, podendo requerer, ou não, ajuste

fino de jusante. Se houver excesso de vazões, devem ser desviadas a

outro tanque cujo objetivo seja a equalização de fluxos.

b) Utilizando tanques de equalização de nível variável:

São feitas variações de nível no tanque de equalização para atingir

uma vazão constante. O pH é regulado no tanque.

MISTURA EM TANQUE DE EQUALIZAÇÃO

c) Utilizando dois tanques de equalização em paralelo:

Configura-se o tratamento em "batch", isto é, enquanto um dos

tanques recebe o efluente industrial, o conteúdo de outro tanque já

cheio, é submetido ao acerto de pH e assim sucessivamente.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

A neutralização direta de despejos ácidos se da usualmente com os

seguintes agentes neutralizantes:

• Cal (CaO)

• Calcário (CaCO3)

• Soda cáustica (NaOH)

• Carbonato de sódio (Na2CO3)

• Hidróxido de amônia (NH4OH)

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

Cal (CaO)

CaCO3calcinação CaO + CO2

* Ha uma variedade de compostos de cal utilizados na neutralização

de despejos ácidos:

• Carbonato de cálcio, calcário [CaCO3]

• Hidróxido de cálcio [Ca(OH)2]

• Hidróxido de magnésio [Mg(OH)2]

* Sob a forma de leite de cal (10 a 20 %) ou água de cal, (2 a 5%) é o

reagente mais utilizado na neutralização de despejos ácidos (baixo

custo e capacidade de neutralização).

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

* O consumo dos diversos reagentes, tem de ser determinado

experimentalmente através do traçado de curvas de neutralização,

bem como curvas relacionando tempos de detenção com potencia.

O mesmo teste deve incluir a determinação das quantidades de

lodo gerado.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

Calcário (CaCO3)

* Usualmente utilizado como pre-tratamento de primeiro estagio

em um sistema de neutralização multiestagio.

* Comumente utilizado sob a forma de leito ou coluna. Agente

neutralizante bastante efetivo para despejos ácidos, desde que não

contenham acido sulfúrico em sua composição � sulfato de calcio

insolúvel.

* Também pode formar CO2, o que pode causar problemas de

geração de espumas.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

Soda Cáustica (NaOH)

* Disponível em estado solido (blocos); granulada (escamas, perolas,

flocos, grãos, lentilhas); em pó ou em estado liquido.

* Se dissolve com uma grande elevação de temperatura. É um dos

álcalis mais fortes de uso comum.

* Alta capacidade de reação, uniformidade como reagente,

facilidade de armazenagem, produtos finais da reação (sais de

sódio) são solúveis, portanto não forma lodos.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ÁCIDOS

Carbonato de Sódio (Na2CO3) - Barrilha

* Produzido a partir do cloreto de sódio, calcário e amônia.

* É menos efetivo que a soda caustica ou bicarbonato de sódio, a

barrilha e um agente de neutralização de atuação rápida.

* Gera gás carbônico � formação de espuma.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ALCALINOS

A neutralização direta de despejos alcalinos se da usualmente com

os seguintes agentes neutralizantes, embora qualquer ácido forte

possa ser utilizado efetivamente:

• Ácido sulfúrico (H2SO4)

• Ácido clorídrico (HCl)

• Gás carbônico (CO2)

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ALCALINOS

Ácido Sulfúrico (H2SO4)

* É muito corrosivo. Deve-se evitar juntar água ou soluções alcalinas

ao ácido, porque pode gerar violenta reação, liberando grande

quantidade de calor.

* Fácil armazenagem e requer pequenas dosagens, uma vez que é

normalmente utilizado em sua forma concentrada (98%).

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ALCALINOS

Ácido Clorídrico (HCl)

* Líquido fumegante, ligeiramente amarelado, com odor penetrante

e irritante.

* Provoca reações violentas em contato com álcalis concentrados e

metais alcalinos e alcalinos terrosos.

NEUTRALIZAÇÃO DE DESPEJOS ALCALINOS

Gás Carbônico (CO2)

* Quando borbulhado em despejos alcalinos forma ácido carbônico

que reage com a álcali.

* Também pode ser gerado pela atividade de microorganismos

aeróbios em tratamentos biológicos. Ao reagir com a alcalinidade do

meio, forma bicarbonatos solúveis causando um efeito "tampão" no

liquor do tanque de aeração (pH 8,0 - 8,5) adicionando alcalinidade

(ou acidez) ao despejo.

CONTROLE DO PROCESSO

* A correlação entre pH e a quantidade de agentes (acidificante ou

alcalinizante) adicionada não é linear, especialmente perto do ponto

de neutralização. Neste ponto o pH torna-se bastante sensível,

mesmo com pequenas adições de agentes neutralizantes,

principalmente quando se trata de ácido forte ou base forte.

Curvas de Neutralização: Com e sem efeito tampão

CONTROLE DO PROCESSO

* O tempo de detenção para a reação depende do tipo de reagente.

* A seleção do tipo de reagente depende de: características dos

despejos, eficiência na remoção de determinado poluente

especifico, volumes de lodos formados, custos de implantação,

operação e disposição final do lodo.

* O sistema de neutralização pode ser projetado para operar sob

fluxo continuo de vazão ou em bateladas (batch).

CONTROLE DO PROCESSO

Sistema de ajuste de pH sob fluxo continuo de vazão

CONTROLE DO PROCESSO

Sistema de ajuste de pH sob fluxo continuo de vazão

* Simplicidade de uso e automação, além de ser capaz de processar

vazões relativamente altas.

* É processado nos seguintes casos:

• Vazão do afluente relativamente constante, não

caracterizada por grandes variações de fluxo;

• Baixa variabilidade do pH do fluxo afluente;

• Pouca exigência quanto a variação do pH de saída.

CONTROLE DO PROCESSO

Sistema de ajuste de pH em batelada

CONTROLE DO PROCESSO

Sistema de ajuste de pH em batelada

* O sistema em "batch" e utilizado nos seguintes casos:

• quando houver descarga de bateladas de grandes volumes

ou quando houver grandes flutuações de vazão;

• grandes variações no pH afluente;

• elevadas concentrações de ácidos ou bases no afluente;

• exigência de um efluente com variação de pH muito restrita.

CONTROLE DO PROCESSO

Sistema de ajuste de pH (online) na corrente do efluente

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®

* No processo SOLVOCARB®, dissolve-se e injeta-se dióxido de

carbono na água residual alcalina via mangueira, através de um

reator, ou por um bocal.

* Pode ser feito através de equipamentos móveis ou estacionários,

seja na indústria, em estações de tratamento de águas residuais, em

tanques de equalização ou em tubos de pressão.

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-B

* O processo SOLVOCARB ®-B neutraliza águas alcalinas em lagoas

ou tanques de mistura. Suas mangueiras difusoras de gás injetam

dióxido de carbono de maneira uniforme na água, garantindo uma

ótima difusão. Os tubos perfurados são feitos de um elastómero

resistente e estão fixados na parte inferior do tanque de

neutralização.

* Quando o dióxido de carbono é liberado, os poros se abrem e

pequenas bolhas de gás são emitidos. O dióxido de carbono é

injetado, sem a necessidade de uma fonte adicional de energia, e é

controlado por medição de pH.

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-B

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-D

* O processo SOLVOCARB ®-D utiliza um bocal para injetar dióxido

de carbono na tubulação do efluente. Mas, para dissolução em

águas residuais, o dióxido de carbono requer uma distância de

reação depois do ponto de alimentação.

* Esta distância de reação pode ser significativamente reduzida com

a instalação de um misturador estático.

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-D

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-R

* No processo SOLVOCARB ®-R o dióxido de carbono dissolve-se na

água residual em um reator. Este pode ser inserido no fluxo

principal ou no efluente de retorno.

* Feitos de plástico, esses reatores são normalmente operados a

uma pressão até 6 bar e temperatura máxima de operação de 45°C.

* Reatores de aço inoxidável podem ser utilizados para

temperaturas e pressões mais elevadas.

CONTROLE DO PROCESSO

Processo SOLVOCARB®-R

SISTEMA DE pH

* Um sistema automatizado de pH permite a adição controlada de

álcali ou ácido em proporções indicadas pelo eletrodo conforme as

variações do pH afluente.

SISTEMA DE pH

* Os equipamentos utilizados para o desenvolvimento do processo

de neutralização são bastante simples, consistindo de bombas,

tanques, misturadores e medidores de pH, para o controle do

processo. Além disto, o capital necessário para implantação e

operação do sistema não é elevado.

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