BR112021003131A2

BR112021003131A2 - métodos e sistemas para tratar água contendo fosfogesso

Info

Publication number: BR112021003131A2
Application number: BR112021003131-6A
Authority: BR
Inventors: Wenxin Du; Hao Dang; Michael J. Shaw; George Gu; Simon P. Dukes; Justin Wayne Higgs
Original assignee: Evoqua Water Technologies Llc.
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-05-11
Also published as: BR112021003046A2; CA3107164A1; AU2019325553A1; WO2020041514A9; CA3107787A1; BR112021003110A2; WO2020041458A1; AU2019325324A1; BR112021003175A2; WO2020041514A1; CA3107306A1; WO2020041507A1; US20210323852A1; CA3107313A1; AU2019326527A1; WO2020041507A9; WO2020041511A1; AU2019324164A1

Abstract

MÉTODOS E SISTEMAS PARA TRATAR ÁGUA CONTENDO FOSFOGESSO. Trata-se de métodos para tratar água contendo fosfogesso. A água pode ser tratada com a finalidade de promover a precipitação de um ou mais constituintes-alvo e facilitar o tratamento de membrana a jusante. Um coagulante pode ser adicionado para promover a recuperação de fosfato. A amônia pode ser opcionalmente removida. Sistemas relacionados também são revelados.

Description

“MÉTODOS E SISTEMAS PARA TRATAR ÁGUA CONTENDO FOSFOGESSO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório sob o n° de Série US 62/720.566 depositado em 21 de agosto de 2018 e intitulado “METHOD AND SYSTEM TO TREAT PHOSPHOGYPSUM CONTAINING WASTEWATER”, para o Pedido de Patente Provisório sob o n° de Série US 62/770.470 depositado em 21 de novembro de 2018 e intitulado “IMPROVED

LIMING PROCESS OF ACIDIC WATER FOR PHOSPHATE RECOVERY AND SCALING REDUCTION FOR DOWNSTREAM PROCESSES”, para o Pedido de Patente Provisório sob o n° de Série US 62/798.696 depositado em 30 de janeiro de 2019 e intitulado “AMMONIA/AMMONIUM REDUCTION DURING INDUSTRIAL ACIDIC WASTEWATER TREATMENT” e para o Pedido de Patente Provisório sob o n° de Série US 62/846.952 depositado em 13 de maio de 2019 e intitulado “USING MONO-VALENT CATION SELECTIVE AND ANION ION EXCHANGE MEMBRANES IN ELECTRODIALYSIS TO TREAT DOUBLE LIME TREATED POND WATER”, cuja revelação integral de cada um dos quais é incorporada em sua totalidade pelo mesmo a título de referência no presente documento para todos os propósitos.

CAMPO DA TECNOLOGIA

[002] Aspectos se referem, em geral, ao tratamento de água e, mais especificamente, ao tratamento de água contendo fosfogesso.

ANTECEDENTES

[003] Ácido fosfórico é um composto precursor na fabricação de vários fertilizantes comuns. Fosfogesso é um subproduto da produção de ácido fosfórico ao tratar minério de fosfato com ácido sulfúrico. A reação produz pasta aquosa de fosfogesso, ácido fosfórico e uma corrente líquida de subproduto. A corrente de subproduto é tipicamente reusada para resfriamento, mas, por fim, armazenada em grandes compartimentos abertos denominados pilhas ou reservatórios de fosfogesso.

[004] Essa água servida associada a e produzida por operações de fabricação de fosfato é tipicamente ácida e contém tipicamente vários constituintes dissolvidos, como fluoreto, amônia, sílica, sulfato, cálcio, metais pesados, fosfato, magnésio, matéria coloidal, carbono orgânico e, em alguns casos, rádio (um elemento radioativo). Os reservatórios associados ao processamento de fosfato contêm bilhões de galões dessa água servida, por exemplo, 3 bilhões de galões cada um. Devido a regulamentações ambientais cada vez mais rígidas e à precipitação pluviométrica anual, as pilhas precisam ser tratadas e fechadas pelas empresas operacionais. A água de reservatório se tornou uma das maiores responsabilidades de produtores de ácido fosfórico. Há uma necessidade ambiental urgente por tratar essa água servida, particularmente, em áreas ambientalmente sensíveis, ou áreas em que o crescimento populacional está em contato mais próximo aos sítios de processamento de fosfato. O tratamento dessa água servida para reduzir sua toxicidade e seu volume foi um desafio tecnológico de interesse significativo. Os contaminantes tóxicos e prejudiciais precisam ser reduzidos ou eliminados antes que a água tratada possa ser descarregada no ambiente.

[005] Uma abordagem convencional que pode ser usada para descarte de água servida com fosfogesso é a injeção em poços profundos. Esse processo injeta a água servida no subsolo entre camadas impermeáveis de pedras para evitar a poluição de abastecimentos de água doce. Exige-se geologia apropriada para sítios de injeção em poços profundos, e uma permissão precisa ser obtida antes de injetar a água de processo no subsolo. Adicionalmente, fosfato não é recuperável a partir de água de processo em um processo de injeção em poços profundos.

SUMÁRIO

[006] De acordo com um ou mais aspectos, é revelado um método de tratamento de água contendo fosfogesso. O método pode compreender promover a precipitação de pelo menos um constituinte-alvo da água contendo fosfogesso para produzir uma água sobrenadante, introduzir um metal livre ou um sal do mesmo na água sobrenadante para fornecer uma água sobrenadante pré-tratada, submeter a água sobrenadante pré-tratada à separação de membrana para produzir água tratada que tem pelo menos um requisito de descarga predeterminado e uma corrente de concentrado, remover amônia de pelo menos uma dentre a água sobrenadante pré-tratada e a corrente de concentrado, e descarregar a água tratada.

[007] Em alguns aspectos, a precipitação é promovida em um processo com múltiplos estágios. Cálcio e/ou magnésio pode ser precipitado em uma primeira etapa de precipitação. Fosfato pode ser precipitado em uma segunda etapa de precipitação. O método pode compreender adicionalmente ajustar um nível de pH da água contendo fosfogesso para um primeiro nível de pH na primeira etapa de precipitação. O método pode compreender adicionalmente ajustar o primeiro nível de pH para um segundo nível de pH na segunda etapa de precipitação. Em alguns aspectos, o método pode compreender adicionalmente uma terceira etapa de precipitação.

[008] Em alguns aspectos, o método pode compreender adicionalmente recuperar fluoreto de cálcio de uma pasta aquosa de precipitação associada à primeira etapa de precipitação. De modo similar, o método pode compreender adicionalmente recuperar fosfato de uma pasta aquosa de precipitação associada à segunda etapa de precipitação.

[009] Em alguns aspectos, o metal livre ou sal do mesmo pode ser introduzido na água sobrenadante através de adição química ou eletrolítica. O metal livre ou sal do mesmo pode ser um sal de alumínio ou um sal de ferro. O método pode compreender adicionalmente recuperar fosfato do sobrenadante pré-tratado após a introdução do metal livre ou sal do mesmo.

[010] Em alguns aspectos, a separação de membrana pode envolver uma ou mais dentre nanofiltração, ultrafiltração e osmose reversa. A separação de membrana pode envolver osmose reversa e uma dentre nanofiltração e ultrafiltração.

[011] Em alguns aspectos, o requisito de descarga predeterminado se refere a um nível de fósforo ou sílica. O método pode compreender adicionalmente reciclar pelo menos uma corrente de rejeição de volta para uma fonte da água contendo fosfogesso.

[012] Em alguns aspectos, amônia pode ser removida da corrente de concentrado. Amônia pode ser removida da água sobrenadante pré-tratada. Uma concentração de amônia em uma fonte da água contendo fosfogesso pode ser mantida ou reduzida. Em pelo menos alguns aspectos, pelo menos 90% de amônia são recuperados. O método pode compreender ainda entregar a amônia recuperada como um produto fertilizante.

[013] De acordo com uma ou mais modalidades, é revelado um sistema para tratar água contendo fosfogesso. O sistema pode compreender uma fonte de água contendo fosfogesso, um subsistema de pré-tratamento compreendendo pelo menos uma unidade de precipitação fluidamente conectada a jusante da fonte de água contendo fosfogesso, uma fonte de um coagulante compreendendo um metal livre ou sal do mesmo fluidamente conectado ao subsistema de pré-tratamento, um subsistem de separação de membrana fluidamente conectado a jusante do subsistema de pré-tratamento e configurado para produzir água tratada que tem pelo menos um requisito de descarga predeterminado, um subsistema de remoção de amônia em comunicação fluida com o subsistema de separação de membrana, e uma saída de água pré-tratada.

[014] Em alguns aspectos, o subsistema de pré-tratamento pode compreender pelo menos duas unidades de precipitação. A fonte do coagulante pode compreender um subsistema de eletrocoagulação.

[015] Em alguns aspectos, o subsistema de separação de membrana pode compreender um ou mais dentre um nanofiltro, um ultrafiltro e uma unidade de osmose reversa. O subsistema de separação de membrana pode compreender uma unidade de osmose reversa e um dentre um nanofiltro e um ultrafiltro.

[016] Em alguns aspectos, o subsistema de pré-tratamento pode compreender adicionalmente pelo menos um clarificador. O subsistema de pré- tratamento pode compreender adicionalmente pelo menos um filtro prensa. O subsistema de pré-tratamento pode compreender adicionalmente um reservatório de sedimentação.

[017] Em alguns aspectos, o sistema pode compreender adicionalmente um sensor configurado para detectar pelo menos um parâmetro operacional associado à fonte de água, ao subsistema de pré-tratamento, ao subsistema de separação de membrana ou à saída de água tratada. O sensor pode ser um sensor de taxa de fluxo, pH, temperatura, condutividade, dureza ou concentração.

[018] Em alguns aspectos, o sistema pode compreender adicionalmente um controlador em comunicação com o pelo menos um sensor e configurado para ajustar pelo menos um parâmetro operacional do sistema. O controlador pode ser configurado para ajustar uma taxa de fluxo ou nível de pH em resposta à entrada do sensor. O controlador pode ser configurado para ajustar o fracionamento entre pelo menos uma unidade de precipitação a fim de otimizar a recuperação de fosfato. O controlador pode ser configurado para ajustar uma quantidade do coagulante introduzida a fim de otimizar a recuperação de fosfato.

[019] Em alguns aspectos, o subsistema de remoção de amônia pode ser configurado para remover amônia de uma corrente de concentrado associada ao subsistema de separação de membrana. O subsistema de remoção de amônia pode ser configurado para remover amônia a montante do subsistema de separação de membrana. O subsistema de remoção de amônia pode ser configurado para manter ou reduzir uma concentração de amônia na fonte de água contendo fosfogesso. Em certos aspectos, o subsistema de remoção de amônia pode ser configurado para recuperar amônia em uma taxa de pelo menos 90%. O subsistema de remoção de amônia pode compreender um contator de membrana de transferência de gás.

[020] A revelação contempla todas as combinações de quaisquer um ou mais dos aspectos e/ou modalidades supracitados, assim como combinações com quaisquer uma ou mais das modalidades apresentadas na descrição detalhada e em quaisquer exemplos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[021] Não se pretende que os desenhos anexos sejam desenhados em escala. Nos desenhos, cada componente idêntico ou quase idêntico que é ilustrado em várias figuras é representado por um número semelhante. A título de clareza, nem todo componente pode ser identificado em cada desenho. Nos desenhos:

[022] As Figuras 1 a 2 apresentam fluxogramas de processos de acordo com uma ou mais modalidades reveladas;

[023] A Figura 3 apresenta um fluxograma de processos incluindo uma etapa de remoção de sólidos adicional de acordo com uma ou mais modalidades reveladas; e

[024] A Figura 4 apresente um fluxograma de processos incluindo operações de remoção de amônia de acordo com uma ou mais modalidades reveladas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[025] De acordo com uma ou mais modalidades, água contendo fosfogesso pode ser trazida eficientemente para dentro dos limites de descarga ambientais pré- estabelecidos. Conforme usado no presente documento, o termo água contendo fosfogesso pode ser chamado de modo intercambiável no presente documento de água servida ou água de processo. Limites de descarga relevantes podem ser estabelecidos por várias agências locais, estaduais, federais ou privadas. Por exemplo, o Estado da Flórida definiu um limite de condutividade máximo de 1,275 µs/cm para a permissão de Sistema Nacional de Eliminação de Descargas de Poluentes (NPDES). Convencionalmente, água servida com fosfogesso pode ser tratada e diluída em até cinco a dez vezes a fim de atender os limites de condutividade, concentração e/ou com base em carga para amônia, fluoreto, fósforo ou outros constituintes. A água consumida para diluição é tipicamente água doce ou tratada que poderia ser usada para outros propósitos. A água de diluição pode ser água tratada relativamente dispendiosa, como água de produto de osmose reversa.

Em pelo menos algumas modalidades, é apresentada uma alternativa de custo competitivo para métodos de tratamento convencionais. Em algumas modalidades, o consumo de água doce associado à descarga ambiental pode ser reduzido desejavelmente. Em pelo menos algumas modalidades, não há diluição antes de descarga.

[026] De acordo com uma ou mais modalidades, várias correntes de produto (isto é, ácido fosfórico, carbonato de cálcio e/ou sulfato de amônio) podem ser recuperadas beneficamente em conjunto com o tratamento de água servida. Em algumas modalidades, taxas de recuperação geral podem ser aumentadas significativamente. Em certas modalidades, uma taxa de recuperação de pelo menos cerca de 30%, 40%, 50% ou mais pode ser alcançada.

[027] De acordo com uma ou mais modalidades, água servida com fosfogesso pode se originar a partir de uma operação de fabricação de fosfato e ser armazenada em um reservatório ou pilha. A água servida com fosfogesso pode ser altamente ácida, isto é, ter um nível de pH de cerca de 1,5 a cerca de 2 e ser ambientalmente prejudicial. Um exemplo não limitante da composição química típica de água de reservatório é apresentado na Tabela 1. Além do que é apresentado, a concentração de amônia pode estar situada na faixa de algumas centenas de ppm até alguns milhares de ppm.

TABELA 1 Parâmetro* Faixa pH, Unidades Padrão 1,6 a 2,1 Acidez Total, como CaCO3 20.000 a 60.000 Fluoreto, como F 4.000 a 12.000 Fósforo, como P 4.000 a 9.000 Silício, como Si 1.000 a 3.000 Sólidos Totais 20.000 a 50.000 Sólidos Suspensos Totais 50 a 250 Condutividade, µs/cm 15.000 a 40.000 Cloretos, como Cl 50 a 500 Sulfatos, como SO4 2.000 a 12.000 Sódio, como Na 50 a 3.000 Cálcio, como Ca 50 a 1.500 Magnésio, Mg 50 a 400 Alumínio, como Mg 50 a 1.000 Cromo, como Cr 0,2 a 5,0 Zinco, como Zn 1,0 a 5,0 Ferro, como Fe 100 a 250 Manganês, como Mn 5 a 30 NH3-N, como N 0 a 1.200 N Orgânico Total, como N 3 a 30 Cor, unidades de APHA 20 a 4.000 *Todos os valores expressados como mg/l salvo se observado de outro modo

[028] De acordo com uma ou mais modalidades, a água servida contendo fosfogesso pode ser pré-tratada. O pré-tratamento pode promover a remoção de pelo menos uma espécie-alvo e/ou ajustar um ou mais parâmetros operacionais a fim de facilitar operações a jusante. Um sobrenadante pré-tratado pode ser entregue para operações de unidade a jusante para tratamento adicional.

[029] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode envolver precipitação. A precipitação pode ser estrategicamente programada em estágios com a finalidade de promover a remoção de vários constituintes-alvo em série. Diferentes constituintes-alvo podem precipitar sob diferentes condições. Por exemplo, um primeiro constituinte-alvo pode precipitar em uma primeira condição de pH e um segundo constituinte-alvo pode precipitar em uma segunda condição de pH.

[030] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode envolver ajustar um nível de dureza. Em algumas modalidades não limitantes, níveis de magnésio e/ou cálcio podem ser buscados. O nível de dureza pode ser ajustado através de precipitação em um primeiro estágio de pré-tratamento.

[031] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode envolver remoção de fosfato. A remoção de fosfato pode ser promovida através de precipitação em um segundo estágio de pré-tratamento.

[032] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode envolver ajustar uma corrente de processo para um primeiro nível de pH em um primeiro estágio de pré-tratamento para promover precipitação de um primeiro constituinte-alvo. O pré-tratamento pode envolver subsequentemente ajustar uma corrente de processo para um segundo nível de pH do primeiro nível de pH em um segundo estágio de pré-tratamento para promover a precipitação de um segundo constituinte-alvo.

[033] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode envolver promover adicionalmente a recuperação de um ou mais constituintes, como fósforo ou sílica. Em algumas modalidades, um coagulante pode ser introduzido. Em certas modalidades, um metal livre ou sal do mesmo pode ser dosado estrategicamente como um coagulante. Em algumas modalidades, um sal de alumínio (isto é, sulfato de alumínio) ou um sal de ferro pode ser dosado como um coagulante. Em pelo menos algumas modalidades não limitantes, um coagulante de metal multivalente pode ser dosado estrategicamente.

[034] De acordo com uma ou mais modalidades, o coagulante pode ser introduzido através de adição química ou eletrolítica. Uma vez que a água de processo pode conter quantidades saturadas de sílica, dentre outras espécies, a adição de metais livres pode coagular e reduzir níveis de sílica para níveis aceitáveis para processos de membrana a jusante. A adição química pode envolver adição de sulfato de alumínio, aluminato de sódio, cloreto de ferro ou outro catalisador. A adição eletrolítica pode envolver eletrólise de ânodos que consistem em alumínio, outros compósitos de alumínio, ferro/aço ou outro material. Como um exemplo, quaisquer sais de alumínio ou ferro disponíveis no mercado (por exemplo, Al2(SO4)3, AlCl3, NaAlO2, Al(NO3)3 podem ser utilizados possivelmente como coagulante para reduzir o teor de sílica. É possível combinar os sais que ácidos em solução aquosa e aqueles que são básicos para reduzir ou eliminar posteriormente o ajuste de pH, por exemplo, Al(SO4)3 + NaAlO2.

[035] De acordo com uma ou mais modalidades, o pré-tratamento pode aumentar significativamente a eficiência de recuperação de operações de unidade a montante. Em algumas modalidades, o pré-tratamento pode ser realizado a montante de um subsistema de separação de membrana conforme descrito no presente documento.

[036] Um fluxograma de processos de acordo com uma ou mais modalidades não limitantes é apresentado na Figura 1. Um primeiro composto (isto é, calcário) pode ser introduzido para alcançar um primeiro nível-alvo de pH a fim de promover uma primeira precipitação. A clarificação e o filtro prensa ou quaisquer outras técnicas relacionadas conhecidas por aqueles elementos com habilidade na técnica podem ser usadas para recuperar um primeiro precipitado (isto é, fluoreto de cálcio). A primeira precipitação pode reduzir, em geral, um nível de dureza de uma corrente de processo que entra em uma segunda precipitação. Um segundo composto (isto é, cal residual) pode ser introduzido para alcançar um segundo nível- alvo de pH a fim de promover a segunda precipitação. O segundo nível de pH pode ser, em geral, diferente do primeiro nível de pH. Em pelo menos algumas modalidades, o segundo nível de pH pode ser superior ao primeiro nível de pH. A segunda precipitação pode promover, em geral, precipitação de uma pasta aquosa de fosfato que pode ser entregue para processamento e recuperação adicionais. Um coagulante pode, então, ser adicionado para promover adicionalmente a recuperação de fosfato. Uma corrente de processo dosada com coagulante pode ser introduzida em um reservatório de sedimentação por um período de tempo predeterminado, isto é, várias horas. Um nível de pH de uma corrente de processo no reservatório de sedimentação pode ser reajustado opcionalmente. A operação de sedimentação pode promover, em geral, precipitação de uma pasta aquosa de fosfato adicional que pode ser entregue para processamento e recuperação adicionais. Um sobrenadante pré-tratado pode, então, ser entregue a jusante para processamento adicional, isto é, através de separação de membrana. Por exemplo, as operações de separação de membrana não limitantes podem incluir uma ou mais dentre ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e osmose reversa (RO). A Figura 1 apresenta uma modalidade na qual NF e RO são implementadas em série. A Figura 2 apresenta uma modalidade alternativa na qual NF e RO em estágios são implementadas em série.

[037] De acordo com uma ou mais modalidades, uma etapa de recuperação de resíduo sólido adicional pode ser incorporada conforme apresentado na Figura 3.

A etapa de recuperação de resíduo sólido adicional pode ser apresentada com um nível de pH intermediário entre os primeiro e segundo níveis de pH.

[038] De acordo com uma ou mais modalidades, vários estágios de pré- tratamento podem ser controlados estrategicamente a fim de promover a recuperação de vários compostos-alvo. O processo de recuperação a jusante também pode ser otimizado. Em algumas modalidades, uma quantidade de coagulante, isto é, alumínio, adicionada pode ser controlada estrategicamente a fim de otimizar a recuperação e processos a jusante. Em algumas modalidades, o fracionamento (isto é, pontos de parada de pH) associado à precipitação de pré- tratamento pode ser controlado estrategicamente para otimizar a recuperação e processos a jusante. Os períodos de espera, isto é, dentro de clarificadores e o tempo de reservatório de sedimentação também pode ser otimizado ou reduzido.

[039] Amônia/amônio pode ser tornar cada vez mais concentrado ou enriquecido ao longo do tempo à medida que várias correntes de rejeições de processos de membrana são recicladas de volta para o reservatório. De acordo com uma ou mais modalidades, sistemas e métodos podem remover beneficamente amônia.

[040] De acordo com uma ou mais modalidades, processos de dessorção e/ou recuperação de amônia podem ser integrados estrategicamente. Por exemplo, amônia pode ser removida a jusante de qualquer processo de redução de sílica ou fosfato. Adicional ou alternativamente, a amônia também pode ser removida de correntes de rejeição associadas a vários processos de membrana. Uma taxa de fluxo de um processo de dessorção/recuperação de amônia pode ser ajustada estrategicamente de modo que uma concentração ou teor de amônia do reservatório possa ser mantido ou reduzido em vez de aumentado. Em algumas modalidades não limitantes, a remoção de amônia pode ser realizada através de desgaseificação de membrana, isto é, com um contator de membrana de transferência de gás. Por exemplo, um contator de membrana de transferência de gás Liqui-Cel™ comercialmente disponível junto à 3M Company pode ser implementado. Em algumas modalidades, o contator de membrana de transferência de gás pode remover cerca de 90% a cerca de 99% de amônia de uma corrente de processo. Em pelo menos algumas modalidades, sulfato de amônia pode ser recuperado.

[041] A Figura 4 apresenta um fluxograma de processos de acordo com uma ou mais modalidades que implementa um processo de dessorção/recuperação de amônia. Posições alternativas para remoção de amônia são indicadas. A concentração de amônia/amônio pode ser beneficamente mantida relativamente estável ou reduzida. Isso pode tornar possível lidar com uma tarefa de fechamento de pilha mais simples em um estágio posterior, assim como recuperar o valor de amônia/amônio como fertilizante de sulfato de amônio.

[042] De acordo com uma ou mais modalidades, um sistema de tratamento pode incluir pelo menos um sensor configurado para detectar um parâmetro operacional. Por exemplo, o sensor pode ser configurado para detectar um parâmetro operacional associado à fonte de água de reservatório, ao sistema de pré-tratamento, isto é, um subsistema de precipitação, ao subsistema de membrana, ao subsistema de remoção de amônia ou à saída de água tratada. Em algumas modalidades não limitantes, o sensor pode ser um sensor de taxa de fluxo, pH, temperatura, condutividade, dureza ou concentração. Em algumas modalidades, dois ou mais sensores, por exemplo, uma pluralidade de sensores, podem ser incorporados. Os sensores podem ser posicionados estrategicamente ao longo do sistema. Os sensores podem ser inter-relacionados e/ou interconectados, por exemplo, em relação ao controle de processo. O sistema podem incluir adicionalmente um controlador em comunicação com o pelo menos um sensor. O controlador pode ser configurado para fornecer um sinal de controle em resposta à entrada do sensor. Por exemplo, o controlador pode fornecer um sinal de controle para atuar ou ajustar uma válvula do sistema ou subsistema do mesmo. Em algumas modalidades não limitantes, o controlador pode ser configurado para ajustar uma taxa de fluxo ou nível de pH em resposta à entrada do sensor. O controlador pode ajustar a adição de coagulante em resposta à entrada de sensor. Dessa forma, o controlador pode possibilitar o ajuste de um ou mais parâmetros de processo com a finalidade de produzir uma ou mais correntes de produtos desejáveis. Em algumas modalidades não limitantes, o controlador pode ajustar o fluxo para um contator de membrana, por exemplo, para promover recuperação de sulfato de amônia conforme descrito no presente documento. O controlador pode ser configurado adicionalmente para fazer uma comparação entre um valor medido e um valor predeterminado, como um requisito de descarga estabelecido e ajustar várias configurações de controle em conformidade.

[043] A função e as vantagens dessas e outras modalidades podem ser mais bem entendidas a partir dos seguintes exemplos. Pretende-se que os exemplos sejam de natureza ilustrativa e não sejam considerados como sendo limitantes do escopo da invenção.

EXEMPLO 1

[044] Um fluxograma de processos de acordo com a Figura 1 foi testado em laboratório e modelado. Uma análise de água projetada a partir de modelagem é mostrada na Tabela 2A.

[045] Água de reservatório de amostra contendo fosfogesso que tem um pH de cerca de 2,7 foi reagida com calcário em um nível-alvo de pH de 4 a 4,5 em uma escala de avaliação. Após sedimentar por aproximadamente 20 minutos, a pasta aquosa foi filtrada para recuperar água a ser combinada com uma corrente de efluente decantada sobrenadante (para recuperação de água geral aumentada). Os sólidos foram projetados para ter quantidades de fluoreto de cálcio, fosfato de cálcio, precipitados de sílica, para serem tratados adicionalmente como resíduo sólido.

Adicionalmente, o tratamento do sobrenadante combinado de pH 4 a 4,5 para um nível-alvo de pH de 7 a 7,5 foi realizado usando cal residual (Ca(OH)2) na escala laboratorial. Essa segunda etapa de precipitação gerou uma porção dimensionável de precipitados de fosfato de cálcio. Essa pasta aquosa do segundo clarificador deve ser bombeada para uma instalação de ácido a montante para recuperação de fosfato. O valor do fosfato recuperado para uma instalação ativa é considerável e deve ser observado. O sobrenadante que foi decantado a partir da segunda etapa de precipitação após sedimentar por aproximadamente 20 minutos segue uma terceira etapa de precipitação. Para reduzir a sílica e o fosfato na segunda solução de sobrenadante, alumínio foi adicionado como sulfato de alumínio. Resultados de laboratório de adições de alúmen são mostrados na Tabela 2B para redução em níveis de SiO2. A redução da sílica facilita operações de recuperação de água superiores a montante. Esse sobrenadante tratado foi, então, introduzido em um reservatório de sedimentação para sedimentar pasta aquosa de fosfato de alumínio, que pode ser tratado adicionalmente para recuperação de fosfato, ou ser considerado como resíduo sólido. O efluente do reservatório de sedimentação pode ser filtrado em NF/RO a jusante.

TABELA 2A Parâmetro Unidade Alimentação Sobrenadante de Sobrenadante de Sobrenadante de (4/10/2018) Precipitação n° 1 Precipitação n° 2 Precipitação n° 3 Volume de ml 50 43 34 35 amostra Massa de g seca - 3,353 1,07 0,2 precipitado Cálcio mg/l 3310 4625 320 146 como CaCO3 Magnésio mg/l 1510 916 43 34 como CaCO3 Sódio mg/l 5490 6150 6150 6150 como CaCO3 Potássio mg/l 370 500 500 500 como CaCO3 Ferro mg/l 169 0,0 0,0 0,0 Manganês mg/l 25 2,2 2,2 2,2 Alumínio mg/l 161 0,1 0,1 0,1 Bário mg/l 0 1,9 1,9 1,9 Estrôncio mg/l 48 48 48 48 Cobre mg/l 0 - - - Zinco mg/l 18 - - - Bicarbonato mg/l - - - como CaCO3 Fluoreto mg/l 19500 81 52 0 como CaCO3 Cloreto mg/l 262 262 262 262 como CaCO3 Brometo mg/l 0 - - - como CaCO3 Nitrato mg/l 46 12,3 12,3 12,3 como CaCO3 Fosfato mg/l 51500 22430 4966 2092 como CaCO3 Sulfato mg/l 7840 5097 4815 4911 como

CaCO3 pH 2,7 4,5 7,4 7,1 Turbidez NTU 28 - - - Condutividade µs/cm 36900 - - - Dureza Total mg/l 4681 - - - como CaCO3 TOC mg/l 192 53 53 53 Acidez Mineral mg/l 26864 - - - como CaCO3 Amônia mg/l 4531 4531 4531 <4531 como CaCO3 Sílica Total mg/l 3045 451 183 101 como CaCO3 Acidez Total mg/l 47633 - - como CaCO3

TABELA 2B Razão de Al:SiO2 (massa) pH Tempo Al SiO2 SiO2 (mg/l) Decorrido (h) 3,5 4,5 1 2 614 3,5 20 1 2 379 3,5 20 1 2 346 4,5 4,5 1 2 445 4,5 20 1 2 285 4,5 20 1 2 281 5,5 4,5 1 2 330 5,5 20 1 2 253 5,5 20 1 2 288 5,5 16 5 1 609 5,5 16 5 1 560 7,3 16 6 1 80 7,3 16 6 1 86 7,3 17 2 1 17 7,3 17 2 1 17 7,6 17 1 2 19 7,6 17 1 2 18 8,9 17 1 8 83 8,9 17 1 8 86 7,3 4 N/A N/A 186 7,3 4 N/A N/A 184 7,3 94 N/A N/A 155 7,3 94 N/A N/A 151 7,3 18 1 8 131 7,3 18 1 8 131 6,7 18 1 8 177

6,7 18 1 8 175 7,3 18 1 2 27 7,3 18 1 2 27 7,3 18 1 4 78 EXEMPLO 2

[046] Um fluxograma de processos de acordo com a Figura 2 foi testado em laboratório e modelado para ampliação. Um resumo de composições de corrente em escala aumentada pode ser observado na Tabela 3A. Água de reservatório de amostra contendo fosfogesso (500 ml) que tem um pH de cerca de 2,0 foi reagida com calcário (20,5g) à temperatura ambiente em um nível-alvo de pH de 3,8. Após sedimentar por aproximadamente 30 minutos, a pasta aquosa foi filtrada para recuperar água a ser combinada com uma corrente de efluente decantada sobrenadante (para recuperação de água geral aumentada, 90% de volume líquido em relação à alimentação). Os sólidos foram analisados em relação à presença de quantidades de fluoreto, fosfato, sílica e magnésio, >98%, >40%, 80% e >25% em % em peso, respectivamente, para serem tratados adicionalmente como resíduo sólido.

Adicionalmente, o tratamento do sobrenadante combinado de pH 3,8 para um nível- alvo de pH de 7,4 foi realizado usando cal residual (Ca(OH)2, 4g) na escala laboratorial. Essa segunda etapa de precipitação gerou uma porção dimensionável de precipitados de fosfato de cálcio (>45% de % em peso de fosfato em relação à alimentação). Essa pasta aquosa do segundo clarificador deve ser bombeada para uma instalação de ácido a montante para recuperação de fosfato. O valor do fosfato recuperado para uma instalação ativa é considerável e contribuiria para a economia como um todo. O sobrenadante que foi decantado (>75% de volume líquido em relação à alimentação) da segunda etapa de precipitação após sedimentar por aproximadamente 30 minutos segue uma terceira etapa de precipitação. Para reduzir a sílica e o fosfato no segunda solução de sobrenadante, eletrocoagulação (EC) foi usada. (EC) foi avaliada para reduzir o teor de sílica em água contendo fosfogesso sem aumentar a carga de TDS. Um reator de eletrocoagulação foi usado com fluxo de 15 ml/min de água de amostra com tempo de permanência de 30 minutos em corrente variável. Os dados na Tabela 3B mostraram claramente que a EC pode reduzir sílica em um quadro de tempo muito mais curto e de modo mais eficaz em comparação à coagulação química tradicional. A Tabela 3C apresenta dados tratados e a Tabela 3D apresenta dados de controle.

[047] Além disso, os resultados mostraram adicionalmente que a EC (usando eletrodos de alumínio) não introduz íons de alumínio em excesso na água tratada, o que é altamente desejável para processos de membrana a jusante para operar em altas recuperações. Esse sobrenadante foi sedimentado por 30 minutos e decantado. Os precipitados da etapa de EC podem ser tratados adicionalmente para recuperação de fosfato ou ser considerados como resíduo sólido. O efluente da sedimentação foi analisado através de laboratório interno e um software de projeção industrial foi usado para modelar os processos de membrana a jusante. Os processos de membrana a jusante foram modelados como sendo uma UF seguido por um sistema de RO com 2 passagens. As recuperações de água para a UF e a RO com 2 passagens são 90%, 60% e 80%, respectivamente. A 1ª passagem de RO usa membranas SH30H-380 e contém 1 estágio com 112 recipientes de pressão (para alcançar as taxas de fluxos aumentadas em escala). A 2ª passagem de RO usa membranas BW30-400 e contém 2 estágios com 48 recipientes de pressão em cada estágio. As condições de operação para ambas as passagens são 25 °C ambiente com a primeira passagem sendo RO de baixo pH e RO de pH quase neutro para a segunda passagem. O anti-incrustante pode ser exigido e, assim, foi modelado no processo. O anti-incrustante Chemtreat foi usado em uma dose de 8,7 mg/l na 1ª passagem de RO. Pode haver ajuste de pH antes de ir na 1ª passagem de RO, assim, ácido sulfúrico pode ser usado para diminuir o pH. A 2ª passagem de permeado de RO é projetada para atender os limites de descarga de NPDES, e, em alguns casos, apenas uma RO de passagem única é necessária.

TABELA 3A Parâmetro Unidade Alimentação Sobrenadante Sobrenadante Sobrenadante UF Unidade permeado permeado RO1 rejeição Pasta Sílica de de de de de RO1 de RO2 de RO1 aquosa de gel Reservatório Precipitação Precipitação Precipitação precipitação (17/9/2018) n° 1 n° 2 n° 3 2 Fluxo GPM 6959 6207 5559 4460 5000 3375 2160 1800 540 648 1099 Volumétrico Cálcio mg/l 3050 4625 320 3,57 3,57 mg/l 0,02 0,00 71,13 0,10 41552 1604 como como CaCO3 íon Magnésio mg/l 1110 916 43 13,9 13,9 mg/l 0,00 0,00 8,45 0,00 8411 159 como como CaCO3 íon Sódio mg/l 5620 6150 6150 5010 5010 mg/l 3,59 0,04 5791,01 17,80 6150 10777 como como CaCO3 íon

20/28 Potássio mg/l 450 500 500 290 290 mg/l 1,99 0,08 564,07 9,62 500 1352 como como CaCO3 íon Ferro mg/l 80 0 0 0,02 0,02 mg/l 0,00 0,00 0 0,00 0 0 como como íon íon Manganês mg/l 14 2 2 0,01 0,01 NA 0,00 NA 0,00 2 11 como íon Alumínio mg/l 108 0 0 0,08 0,08 NA 0,00 NA 0,00 2 como íon Estrôncio mg/l 39 2 2 0,03 0,03 0,00 0,00 0,07 0,00 2 9 como íon HCO3 mg/l <0,5 574,4 574,4 mg/l 5,52 1,31 1718,62 26,26 0 -2331 como como CaCO3 íon Brometo mg/l <3 6,05 6,05 NA NA NA NA 0 -25 como CaCO3 Fluoreto mg/l 19000 81 52 1 1 mg/l 0,00 0,00 0,95 0,00 327 258 como como CaCO3 íon Cloreto mg/l 147 262 262 190 190 mg/l 0,85 0,02 336,27 4,17 262 554 como como CaCO3 íon Nitrato mg/l 25 12 12 15,4 15,4 mg/l 1,15 0,28 45,77 4,64 12 0 como como CaCO3 íon Fosfato mg/l 34100 22430 4966 1190 1190 mg/l 1,08 0,04 2103,34 8,02 172233 20290 como como CaCO3 íon Sulfato mg/l 7150 5097 4815 5910 5910 mg/l 11,56 0,74 15869,9 131,10 7512 373 como como CaCO3 íon pH s.u. 2,0 3,8 7,4 8,54 8,54 s.u. 5,21 4,63 7,15 5,84 TDS mg/l 49863 mg/l 28,17 2,81 30773 255,68 como como íon íon Amônia mg/l mg/l 9,64 2,81 3001,78 46,83 4089,00 como como CaCO3 íon Sílica Total mg/l mg/l 0,60 0,01 146,62 2,96 2750,30 723,63 como como CaCO3 íon

21/28

TABELA 3B Teste Corrente Tempo de Configuração de Entrada Saída Redução de n° (A) permanência Eletrodo de Sílica de Sílica Sílica (ppm) (min) (ppm) (ppm) 1 0,5 31 Al(+)/Al/Al/Al(-) 113 67 46 2 1,0 31 Al(+)/Al/Al/Al(-) 156 62 94 3 1,0 31 Fe(+)/Fe/Fe/Fe(- 156 120 36 ) 4 0,5 31 Fe(+)/Fe/Fe/Fe(- 156 123 33 ) 5 1,0 31 Al(+)/Fe/Al/Fe(-) 147 28 119 14 1,0 31 Al(+)/Al/Al(-) 142 69 73 TABELA 3C

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,077 mg/l Bicarbonato (HCO3) 574,4 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,05 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 232,9 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 190 mg/l de CaCO3 Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 15,4 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 1190 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 5910 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 3,57 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 13,9 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0020 mg/l Potássio (K) 290 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) <0010 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 5,3 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 2246 mg/l de CaCO3 pH 8,54 Sílica Total 49,29 mg/l de CaCO3 Silício 28 mg/l Estrôncio 0,031 mg/l Zinco 0,023 mg/l TABELA 3D

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,087 mg/l Bicarbonato (HCO3) 1352,2 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,17 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 0,0 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 200 mg/l de CaCO3

Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 21,6 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 4470 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 5890 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 6,27 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 11,5 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0010 mg/l Potássio (K) 310 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) 5310 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 53,4 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 3325 mg/l de CaCO3 pH 7,76 Sílica Total 119,13 mg/l de CaCO3 Silício 67 mg/l Estrôncio 0,032 mg/l Zinco <0020 mg/l

[048] A Tabela 4 mostra os resultados em concentração de sílica com uma razão de 1:1 de sílica para alúmen como um coagulante.

TABELA 4

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,281 mg/l Bicarbonato (HCO3) 474,4 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,04 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 0,0 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 169 mg/l de CaCO3 Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 18,2 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 1770 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 6590 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 4,24 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 0.858 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0010 mg/l Potássio (K) 260 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) 5080 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 62,1 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 3005 mg/l de CaCO3 pH 7,24

Sílica Total 45,48 mg/l de CaCO3 Silício 26 mg/l Estrôncio <0010 mg/l Zinco <0020 mg/l

[049] A Tabela 5 mostra o controle sem coagulante adicionado.

TABELA 5

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,087 mg/l Bicarbonato (HCO3) 1352,2 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,17 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 0,0 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 200 mg/l de CaCO3 Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 21,6 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 4470 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 5890 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 6,27 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 11,5 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0010 mg/l Potássio (K) 310 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) 5310 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 53,4 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 3325 mg/l de CaCO3 pH 7,76 Sílica Total 119,13 mg/l de CaCO3 Silício 67 mg/l Estrôncio 0,032 mg/l Zinco <0020 mg/l

[050] A Tabela 6 mostra os resultados em concentração de sílica ao usar um eletrodo de alumínio em um processo de eletrocoagulação.

TABELA 6

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,077 mg/l Bicarbonato (HCO3) 574,4 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,05 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 232,9 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 190 mg/l de CaCO3

Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 15,4 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 1190 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 5910 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 3,57 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 13,9 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0010 mg/l Potássio (K) 290 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) 5010 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 5,3 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 2246 mg/l de CaCO3 pH 8,54 Sílica Total 49,29 mg/l de CaCO3 Silício 28 mg/l Estrôncio 0,031 mg/l Zinco 0,023 mg/l

[051] A Tabela 7 mostra os resultados em concentração de sílica ao usar uma razão de 1:1 de sílica para sais férricos como um coagulante.

TABELA 7

TESTES RESULTADOS UNIDADES Alumínio (Al) 0,066 mg/l Bicarbonato (HCO3) 868,9 mg/l de CaCO3 Brometo (Br) 6,14 mg/l de CaCO3 Carbonato (CO3) 0,0 mg/l de CaCO3 Cloreto (Cl) 938 mg/l de CaCO3 Fluoreto (Fl) <1,00 mg/l de CaCO3 Hidróxido (OH) 0,0 mg/l de CaCO3 Nitrato (NO3) 24,0 mg/l de CaCO3 Fosfato (PO4) 3180 mg/l de CaCO3 Sulfato (SO4) 5810 mg/l de CaCO3 Bário (Ba) <0050 mg/l Cálcio (Ca) 10,4 mg/l de CaCO3 Ferro (Fe) <0020 mg/l Magnésio (Mg) 5,15 mg/l de CaCO3 Manganês (Mn) <0010 mg/l Potássio (K) 290 mg/l de CaCO3 Sódio (Na) 5140 mg/l de CaCO3 Livre (CO2) 55,7 mg/l de CaCO3 Cobre (Cu) <0020 mg/l Amônia (NH3) 3240 mg/l de CaCO3 pH 7,55 Sílica Total 114,79 mg/l de CaCO3 Silício 64 mg/l Estrôncio <0010 mg/l Zinco <0020 mg/l EXEMPLO 3

[052] Com referência à Figura 4, um processo de recuperação de amônia pode ser integrado de acordo com uma ou mais modalidades. Devido aos altos níveis de amônia em certas águas residuais, um processo de tratamento de amônia dedicado pode ser necessário antes dos sistemas de membrana, assim como para tratar o concentrado dos sistemas de membrana. A redução de amônia da água servida pode consistir em dessorção e formação de bolhas de ar através de ácido concentrado, ou o uso de outras tecnologias, como outras tecnologias, como um contator de membrana. Nesse exemplo, um contator de membrana que utiliza ácido sulfúrico foi considerado para tratar a amônia com a corrente que entra após o processo de EC. A Tabela 8 apresenta dados simulados de um sistema de recuperação de NH3-N Liqui-Cel™ de 1000 gpm em recuperações variadas. O processo de recuperação de amônia exige tipicamente pH superior ( 8,5 a 11 s.u.) para prosseguir e 90 a 99% de amônia/amônio podem ser recuperados dependendo das condições de operação. Sulfato de amônio pode ser reusado prontamente como fertilizante e revendido.

TABELA 8 Remoção e recuperação de NH3-N >90% >95% >99% alvo no sistema Tamanho de contator/Tipo de 14x28x50 14x28x50 14x28x50 Membrana Taxa de fluxo de amônia-água 1000 1000 1000 servida projetada, gpm Temperatura de amônia-água 50 50 50 projetada, °C Usuário de ácido recomendado para Ácido Ácido Ácido capturar amônia Sulfúrico; Sulfúrico; Sulfúrico; pH ajustado recomendado de água com 10 10 10 amônia pH considerado de solução ácida que <2 <2 <2 entra em contatores Concentração de NH3-N de entrada

3.000 3.000 3.000 projetada, ppm Número de contatores em paralelo 18 16 24 Número de contatores em série 2 3 3 n° de contatores necessários, total 36 48 72 Concentração de NH3-N projetada 255 117 31 após o sistema, ppm Remoção de NH3-N projetada em 91% 96% 99% sistema Taxa de CIRCULAÇÃO de dessorção de ácido exigida (Total de Sistema). 637 1021 1096 Ibs/h Taxa de remoção de amônia, Ibs/h 1374 1444 1486 Taxa de CONSTITUIÇÃO de ácido calculada exigida (Total de Sistema), 3961 4161 4284 gpm Taxa de produção de sulfato calculada, 5335 5604 5770 Ibs/h Água residual de sistema estimada DO, 5 9 6 psi Solução Ácida Estimada, psi 11 16 12

[053] A fraseologia e a terminologia usadas no presente documento têm o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. Conforme usado no presente documento, o termo “pluralidade” se refere a dois ou mais itens ou componentes. Os termos “compreendendo”, “incluindo”, “carregando”, “tendo”, “contendo” e “envolvendo”, seja na descrição escrita ou nas reivindicações e similares, são termos de interpretação livre, isto é, para significar “incluindo, mas sem limitação a”. Assim, o uso de tais termos deve abranger os itens listados posteriormente, e equivalentes dos mesmos, assim como termos adicionais. Apenas as expressões de transição, “consistindo em” e “consistindo essencialmente em”, são expressões de intepretação restrita ou semirrestrita, respectivamente, em relação às reivindicações. O uso de termos ordinais, como “primeiro”, “segundo”, “terceiro” e similares nas reivindicações para modificar um elemento reivindicatório não conota por si só qualquer prioridade, precedência ou ordem de um elemento reivindicatório sobre um outro ou a ordem temporal na qual atos de um método são realizados, mas são usados meramente como identificações para distinguir um elemento reivindicatório que tem um certo nome de um outro elemento que tem um mesmo nome (mas para uso do termo ordinal) para distinguir os elementos reivindicatórios.

[054] Tendo assim descrito vários aspectos de pelo menos uma modalidade, deve ser observado que várias alterações, modificações e aprimoramentos ocorrerão prontamente para aqueles elementos versados na técnica. Qualquer recurso descrito em qualquer modalidade pode ser incluído em ou substituído por qualquer recurso de qualquer outra modalidade. Pretende-se que tais alterações, modificações e aprimoramentos sejam parte desta revelação e pretende-se que estejam dentro do escopo da invenção. Consequentemente, a descrição e os desenhos supracitados são apenas a título de exemplo.

[055] Aqueles elementos versados na técnica devem observar que os parâmetros e configurações descritos no presente documento são exemplificativos e que parâmetros e/ou configurações reais dependerão da aplicação específica na qual os métodos e materiais revelados são usados. Aqueles elementos versados na técnica devem reconhecer ou ter capacidade para verificar, usando não mais que experimentação de rotina, equivalentes às modalidades específicas reveladas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de tratamento de água contendo fosfogesso CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: promover a precipitação de pelo menos um constituinte-alvo da água contendo fosfogesso para produzir uma água sobrenadante; introduzir um metal livre ou sal do mesmo à água sobrenadante para fornecer uma água sobrenadante pré-tratada; submeter a água sobrenadante pré-tratada à separação de membrana para produzir água tratada que tem pelo menos um requisito de descarga predeterminado e uma corrente de concentrado; remover amônia de pelo menos uma dentre a água sobrenadante pré- tratada e a corrente de concentrado; e descarregar a água tratada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a precipitação é promovida em um processo com múltiplos estágios.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cálcio e/ou magnésio é precipitado em uma primeira etapa de precipitação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que fosfato é precipitado em uma segunda etapa de precipitação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente ajustar um nível de pH da água contendo fosfogesso para um primeiro nível de pH na primeira etapa de precipitação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente ajustar o primeiro nível de pH para um segundo nível de pH na segunda etapa de precipitação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma terceira etapa de precipitação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente recuperar fluoreto de cálcio de uma pasta aquosa de precipitação associada à primeira etapa de precipitação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente recuperar fosfato de uma pasta aquosa de precipitação associada à segunda etapa de precipitação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o metal livre ou sal do mesmo é introduzido na água sobrenadante através de adição química ou eletrolítica.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o metal livre ou sal do mesmo é um sal de alumínio ou um sal de ferro.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente recuperar fosfato do sobrenadante pré-tratado após a introdução do metal livre ou sal do mesmo.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a separação de membrana envolve uma ou mais dentre nanofiltração, ultrafiltração e osmose reversa.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a separação de membrana envolve osmose reversa e uma dentre nanofiltração e ultrafiltração.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o requisito de descarga predeterminado pertence a um nível de fósforo ou sílica.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente reciclar pelo menos uma corrente de rejeição de volta para uma fonte da água contendo fosfogesso.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que amônia é removida da corrente de concentrado.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que amônia é removida da água sobrenadante pré-tratada.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma concentração de amônia em uma fonte da água contendo fosfogesso é mantida ou reduzida.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos 90% de amônia são recuperados.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente entregar a amônia recuperada como um produto fertilizante.

22. Sistema para tratar água contendo fosfogesso CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma fonte de água contendo fosfogesso; um subsistema de pré-tratamento compreendendo pelo menos uma unidade de precipitação fluidamente conectada a jusante da fonte de água contendo fosfogesso; uma fonte de um coagulante compreendendo um metal livre ou sal do mesmo fluidamente conectada ao subsistema de pré-tratamento; um subsistema de separação de membrana fluidamente conectado a jusante do subsistema de pré-tratamento e configurado para produzir água tratada que tem pelo menos um requisito de descarga predeterminado; um subsistema de remoção de amônia em comunicação fluida com o subsistema de separação de membrana; e uma saída de água tratada.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de pré-tratamento compreende pelo menos duas unidades de precipitação.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte do coagulante compreende um subsistema de eletrocoagulação.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de separação de membrana compreende um ou mais dentre um nanofiltro, um ultrafiltro e uma unidade de osmose reversa.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de separação de membrana compreende uma unidade de osmose reversa e um dentre um nanofiltro e um ultrafiltro.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de pré-tratamento compreende adicionalmente pelo menos um clarificador.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de pré-tratamento compreende adicionalmente pelo menos um filtro prensa.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de pré-tratamento compreende adicionalmente um reservatório de sedimentação.

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor configurado para detectar pelo menos um parâmetro operacional associado à fonte de água, ao subsistema de pré- tratamento, ao subsistema de separação de membrana ou à saída de água tratada.

31. Sistema, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensor é um sensor de taxa de fluxo, pH, temperatura, condutividade, dureza ou concentração.

32. Sistema, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um controlador em comunicação com o pelo menos um sensor e configurado para ajustar pelo menos um parâmetro operacional do sistema.

33. Sistema, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para ajustar uma taxa de fluxo ou nível de pH em resposta à entrada do sensor.

34. Sistema, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para ajustar o fracionamento entre a pelo menos uma operação de unidade de precipitação a fim de otimizar a recuperação de fosfato.

35. Sistema, de acordo com a reivindicação 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para ajustar uma quantidade do coagulante introduzida a fim de otimizar a recuperação de fosfato.

36. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de remoção de amônia é configurado para remover amônia de uma corrente de concentrado associada ao subsistema de separação de membrana.

37. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de remoção de amônia é configurado para remover amônia a montante do subsistema de separação de membrana.

38. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de remoção de amônia é configurado para manter ou reduzir uma concentração de amônia na fonte de água contendo fosfogesso.

39. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de remoção de amônia é configurado para recuperar amônia em uma taxa de pelo menos 90%.

40. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o subsistema de remoção de amônia compreende um contator de membrana de transferência de gás.