BRPI0718046A2

BRPI0718046A2 - Processo de tratamento de rejeitos por meio de estação de tratamento por membrana

Info

Publication number: BRPI0718046A2
Application number: BRPI0718046-2A
Authority: BR
Inventors: Catherine Daines-Martinez; Jean-Christophe Schrotter; Karine Drouet; Abdelkader Gaid
Original assignee: Otv Sa
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2013-11-12
Also published as: TN2009000158A1; IL198437A; AU2007316755B2; US8202426B2; EP2089323A1; FR2908129B1; MA30973B1; US20100065497A1; MX2009004833A; EP2089323B1; ES2411380T3; CA2667701C; CN101641294A; CN101641294B; FR2908129A1; CA2667701A1; AU2007316755A1; ZA200903025B; IL198437A0; WO2008055827A1

Description

“PROCESSO DE TRATAMENTO DE REJEITOS POR MEIO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO POR MEMBRANA”

O campo da invenção é o do tratamento de água. Mais especificamente, a invenção está relacionada a processos de tratamento de água compreendendo pelo menos uma eta- pa de filtração por membranas.

A invenção se aplica particularmente, mas não exclusivamente, a tratamentos da água pretendida a experimentar uma osmose reversa ou tratamento de nanofiltração por membrana.

A invenção preferivelmente se aplica a processos de potabilização.

A água para consumo humano é convencionalmente submetida a nanofiltração ou tratamento de filtração por membrana de osmose reversa para reduzir o seu teor de pestici- das e outros micropoluentes que podem ser removidos por meio de processos membrana.

A nanofiltração também torna possível remover anions bivalentes, tais como sulfa- tos, e também reduz o teor de outros sais, tais como nitratos, por exemplo.

A osmose reversa utiliza membranas similares àquelas para a nanofiltração mas com um maior poder de separação. Ela torna possível remover praticamente a totalidade dos poluentes orgânicos e minerais da água. A osmose reversa é particularmente usada para a produção de água para consumo humano.

Adicionalmente, é convencional ter a água experimentando um pré-tratamento em etapas anteriores as dos tratamentos por osmose e por membrana de nanofiltração, o refe- rido pré-tratamento consistindo de uma separação líquido-sólido em baixa velocidade (por exemplo, sedimentação simples ou Iamelar e/ou detecção direta de camada dupla, e/ou flo- tação).

Um tratamento de coagulação-floculação é também frequentemente realizado.

Uma desvantagem das técnicas de filtração por membrana é a produção do rejeito referido como concentrados que representam de 10 a 60% da vazão inicial, e que estão na maioria dos casos, carregados com fosfonatos.

Esses fosfonatos são obtidos a partir de agentes sequestrantes injetados em eta- pas anteriores as das membranas. Eles são pretendidos impedir a precipitação de sais so- bre as membranas. Eles são completamente parados pelas mesmas, sendo desse modo concentrados em aproximadamente 2 a 7 vezes no rejeito da membrana.

Todavia, as autoridades tendem a proibir o rejeito fosfonato em rios. Esse problema ocorre particularmente quanto aos rejeitos provenientes de unidades industriais de produção de água potável, que sejam possíveis de atingir águas de rios.

Portanto, é necessário propor uma técnica para impedir tal rejeito.

Esse é um objetivo da invenção.

Mais especificamente, o objetivo da invenção é propor uma técnica para a elimina- ção de espécies indesejáveis em rejeitos tais como fosfonatos, aplicada a um tratamento de água compreendendo um pré-tratamento e etapa de filtração por membranas.

O objetivo da invenção é também sugerir uma tal técnica que torna possível reduzir os custos operacionais comparado a provenientes de acordo com os já existentes.

O objetivo da invenção é também o de proporcionar uma tal técnica que oferece o- timizados processos de reciclagem para o pré-tratamento de lamas, particularmente aquelas produzidas pelas etapas de sedimentação.

Um objetivo adicional da invenção é o de proporcionar uma tal técnica que seja simples em projeto e fácil para implementar.

A invenção também torna possível tratar o rejeito com a finalidade de seu reciclo com sua utilização para a limpeza de construções industriais tais como por exemplo, o filtro de areia.

Esses objetivos, juntamente com outros que surjam daqui em diante, são consegui- dos por meio da invenção que está relacionada a um processo de tratamento de água, com- preendendo uma primeira etapa de pré-tratamento produzindo água e lamas pré-tratadas, a referida água pré-tratada experimentando pelo menos uma etapa de filtração incluindo pelo menos uma em membrana, a referida etapa de filtração produzindo rejeito, caracterizado pelo fato de que o referido refeito provenientes da referida etapa de filtração por membrana experimenta uma fase de tratamento que inclui pelo menos uma etapa de coagulação- floculação seguida por uma segunda etapa de sedimentação produzindo lamas, a referida etapa de coagulação-floculação sendo precedida presente pelo menos uma etapa de adsor- ção na referida lama proveniente do pré-tratamento ou da etapa de sedimentação, a referida etapa de adsorção sendo pretendida a rebaixar os fosfonatos contidos na referida água pro- veniente da referida etapa de filtração por membrana.

Como mencionado acima, os fosfonatos são obtidos a partir dos agentes seques- trantes injetados em etapas anteriores a das membranas, concentrados em aproximada- mente 2 a 7 vezes sobre ela.

Entretanto, os agentes sequestrantes sendo agentes quelantes, eles são facilmente adsorvidos sobre argilas, calcitas ou hidróxidos metálicos, os últimos compostos sendo con- vencionalmente encontrados nas lamas de sedimentação. Os referidos hidróxidos são obti- dos a partir de coagulantes de base ferro ou alumínio usados durante a etapa de coagula- ção.

Portanto, a capacidade de adsorção da lama é usada para eliminar fosfonatos a partir dos concentrados de filtração por membranas.

Adicionalmente, o processo de acordo com a invenção permite a redução nas do- sagens de coagulantes, e portanto, uma redução nos correspondentes custos operacionais.

Em realidade, no caso da convencional coagulação-floculação do concentrado, as dosagens de coagulante são de duas a três vezes maiores que no caso do processo de a- cordo com a invenção. Isso é explanado pelo fato de que parte dos fosfonatos é pré- adsorvida nas lamas da estação de tratamento de rejeito de uma unidade industrial de água potável. Portanto, o resíduo a ser eliminado envolve um mais baixo consumo de coagulante.

É notado que o uso das lamas para a etapa de adsorção não gera altos custos adi-

cionais, as referidas lamas sendo um subproduto do processo de acordo com a invenção. Portanto, a reciclagem dessas lamas é relativamente barata.

É também notado que as lamas enriquecidas com fósforo é benéfica para a sua re- ciclagem para uso agrícola, a concentração das lamas com fósforo permitindo superior ferti- lização de solos em adubação. Adicionalmente, o fósforo na forma fosfonato é menos aces- sível que o fósforo na forma fosfato. A sua quebra para fósforo será, portanto, mais lenta, e desse modo mais benéfica para o solo.

Preferencialmente, as referidas lamas consistem de lamas de hidróxido de ferro e/ou alumínio.

De acordo com uma modalidade preferida, a referida etapa de adsorção é realizada

sob agitação por aproximadamente 10 minutos.

De acordo com um outro aspecto, a referida etapa de coagulação-floculação é rea- lizada pelo menos em duas fases sucessivas, a primeira sob agitação rápida e a segunda sob agitação lenta.

Vantajosamente, a(s) referida(s) etapa(s) de sedimentação é realizada por aproxi-

madamente 15 minutos.

De acordo com um outro aspecto, o processo compreende uma etapa de recicla- gem das referidas lamas em adubos de uso agrícola.

Nesse caso, o processo compreende pelo menos uma etapa de concentração da referida lama quando a referida lama está saturada com fósforo.

Desse modo, a concentração de fósforo da lama é aumentada ainda mais, o que melhora a capacidade de fertilizar solos em adubação.

Outras características e vantagens da invenção surgirão mais claramente quando da leitura da descrição apresentada a seguir de uma modalidade preferencial da invenção, dada como um exemplo ilustrativo e não limitante, e das Figuras anexas, em que:

A Figura 1 é uma representação sinótica de um processo de tratamento de água de acordo com a invenção;

A Figura 2 é um gráfico da redução de fósforo em diferentes doses de lamas.

Como especificado acima, o principio da invenção se baseia no provimento, em um tratamento de água incluindo uma etapa de pré-tratamento e pelo menos uma etapa de fil- tração por membrana, de uma etapa de eliminação dos fosfonatos encontrados nos concen- trados por meio da adsorção físico-química nas lamas provenientes de um tratamento de rejeitos de água potável.

Um exemplo de um processo de acordo com a invenção é ilustrada pela Figura 1.

Como ilustrado, a água a ser tratada experimenta uma etapa de sedimentação pri- mária, em seguida da qual água proveniente da sedimentação e lamas sedimentadas são obtidas.

A água proveniente da sedimentação experimenta uma etapa 2 de filtração por membrana, por meio de uma nanofiltração ou osmose reversa.

Os concentrados do tratamento por membrana em seguida experimentam uma fase de tratamento que inclui uma etapa 4 de coagulação/floculação e uma secundária etapa de sedimentação 5, em seguida das quais água tratada e lamas sedimentadas são obtidas.

De acordo com o princípio da invenção, uma etapa de adsorção fosfonato 3 é inse- rida entre a etapa 2 de filtração por membrana e a etapa 4 de coagulação/floculação.

A referida etapa de adsorção é realizada por 10 minutos, sob agitação, com uma velocidade de agitação de 60 rpm, nas lamas provenientes da etapa 1 de sedimentação primária e/ou na etapa 5 de sedimentação secundária.

O material adsorvente é preferivelmente lamas de hidróxido de ferro ou de alumínio. A concentração das lamas irá variar entre 125 e 400 mg/L (expresso como sólidos em sus- pensão - SS) de acordo com as disponibilidades locais.

A etapa 4 de coagulação/floculação é dividida em duas fases: uma primeira fase sob agitação rápida a 250 rpm seguida por uma segunda fase sob agitação lenta a 60 rpm.

O coagulante é do tipo mineral, preferivelmente FeCI3, em que a concentração irá variar entre 50 e 100 mg/L.

O floculante é do tipo Foerger 4190 SH (marca registrada), possuindo uma concen- tração entre 0,5 e 1 ppm.

A duração das etapas de sedimentação 1, 5 é de 15 minutos.

Foram conduzidos testes para demonstrar a contribuição de um processo de acor- do com a invenção quanto a quantidade de coagulante com respeito a um processo com uma etapa de adsorção.

Para realizar os referidos testes, concentrados provenientes de uma instalação de membranas foram misturados com lamas provenientes de um tratamento de águas em uni- dade industrial de água potável. Essa lama é rica em FeCI3 usado como um coagulante na estação de tratamento.

Os testes foram conduzidos de acordo com o protocolo detalhado adiante.

Para a superior confiabilidade das análises, a eliminação dos fosfonatos é determi- nada de acordo com a redução do Ptotal.

Os concentrações de membranas foram misturados durante a etapa de adsorção em diferentes doses de lamas expressas em mg/L de sólidos suspensos (SS). Em uma segunda fase, uma etapa de coagulação é realizada em diferentes doses de FeCI3.

Os resultados desses testes estão listados no gráfico na Figura 2.

É observado que, para a mesma porcentagem de redução de Ptotal, as doses de FeCI3 usadas são muito mais baixas quando uma etapa de adsorção é realizada com a lama a 125 mg/L.

Desse modo, para eliminar 75% de Ptotal, é necessário utilizar 60 ppm de FeCI3 (produto comercial) com lamas a 126 ppm (SS) em comparação a 150 ppm de FeCI3 sem uma etapa de adsorção.

Claims

1. Processo de tratamento de água, compreendendo uma etapa de pré-tratamento produzindo uma água pré-tratada e lamas, a referida água pré-tratada experimentando pelo menos uma etapa de filtração que inclui pelo menos uma membrana, a referida etapa de filtração produzindo rejeitos, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido rejeito proveni- ente da referida etapa de filtração por membrana experimenta uma fase de tratamento que inclui pelo menos uma etapa de coagulação-floculação seguida por uma segunda etapa de sedimentação que produz lamas, a referida etapa de coagulação-floculação sendo precedi- da por pelo menos uma etapa de adsorção nas referidas lamas provenientes do pré- tratamento ou etapa de sedimentação, a referida etapa de adsorção sendo pretendida a re- baixar os fosfonatos contidas na referida água proveniente da etapa de filtração por mem- brana.

2. Processo de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de adsorção é realizada com as lamas.

3. Processo de tratamento de água, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas lamas são lamas de hidróxido de ferro ou de alumínio.

4. Processo de tratamento de água, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de adsorção é realizada sob agitação preferencialmente por 10 minutos.

5. Processo de tratamento de água, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de coagulação-floculação é realiza- da pelo menos em duas fases sucessivas, a primeira sob agitação rápida e a segunda sob agitação lenta.

6. Processo de tratamento de água, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de filtração pertence ao grupo seguinte: - filtração por osmose reversa; - nanofiltração.

7. Processo de tratamento de água, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que ele compreende uma etapa de reciclagem das referidas lamas para adubação de fins agrícolas.

8. Processo de tratamento de água, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos uma etapa de concentração das referidas lamas quando as referidas lamas estão saturadas com fósforo.