Seminario taa artigo vf_07.06

Hexavalent Hexavalent Hexavalent Hexavalent Chromium Removal Through Conventional Chromium Removal Through Conventional Chromium Removal Through Conventional Chromium Removal Through Conventional Filtration Treatment ProcessesFiltration Treatment ProcessesFiltration Treatment ProcessesFiltration Treatment Processes


U N I V ERS I DADE F E D ER AL D E M I N AS G E R AI S U N I V ERS I DADE F E D ER AL D E M I N AS G E R AI S U N I V ERS I DADE F E D ER AL D E M I N AS G E R AI S U N I V ERS I DADE F E D ER AL D E M I N AS G E R AI S P R O G R AMA P R O G R AMA P R O G R AMA P R O G R AMA D E P Ó SD E P Ó SD E P Ó SD E P Ó S ----G R A DUA Ç ÃO E M S A N EAMEN TO, M E I O A MB I E NT E E R EC U RS OS G R A DUA Ç ÃO E M S A N EAMEN TO, M E I O A MB I E NT E E R EC U RS OS G R A DUA Ç ÃO E M S A N EAMEN TO, M E I O A MB I E NT E E R EC U RS OS G R A DUA Ç ÃO E M S A N EAMEN TO, M E I O A MB I E NT E E R EC U RS OS

H Í D R I CO SH Í D R I CO SH Í D R I CO SH Í D R I CO S

Sun Liang and Shannon M. Maceiko

Felipe Palma LimaMaria Fernanda Espinosa

Vanessa Neves AlvesIntegrantes do Grupo:

Introdução

Hexavalent Chromium Removal Through Conventional Filtration Treatment ProcessesHexavalent Chromium Removal Through Conventional Filtration Treatment Processes

� CROMO:

� Fontes Naturais:

� Fontes Antropogênicas:

� Utilidade: Ligas metálicas, tais como aço inoxidável; revestimentos protetores em metal; fitasmagnéticas; e pigmentos para tintas, cimento, papel, borracha e revestimento de piso.

� Ocorrência nas fontes de águas: Em geral, CrIII é normalmente encontrado em águas de superfície, eCrVI nas águas subterrâneas. O CrVI é considerado tóxico à saúde.

Depósitos de minério que contém outros elementos metálicos e também é amplamente presente no solo e plantas.

Corantes e tintas, conservantes de madeira, resíduos de cromagem e lixiviação a partir de depósitos de resíduos perigosos.

Introdução


� Padrões legais (VMP):

� Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA):

� Departamento de Saúde Pública da Califórnia (CDPH):

0,1 mg/L

0,05 mg/L

Cr total

CrIII

CrVI

2013 0,010 mg/L

Cr total

2014

CrVI

2015 2001

Monitoramento de todos Sistemas Públicos de Abas.

de Água.

Inclusão do CrVI lista de produtos químicos não regulamentados .

2002 a 2012

Análise dos resultados

1991

Introdução


� Estudo das tecnologias disponíveis para remoção de CrVI:

� Osmose Inversa;

� Troca Iônica;

� RCF - Redução / Coagulação / Filtração

Semelhante ao tratamento de águas de superfície convencional, porém, um agente redutor (sulfato ferroso) é adicionado no afluente da floculação.

Removem diretamente o CrVI

Reduz o CrVI a CrIII e forma precipitado de ferro-cromo

pH 6,5 a 10

Objetivos� Escala Piloto: Distrito Metropolitano de Água do Sul da Califórnia.

� Objetivo geral:

Avaliar a eficácia do tratamento convencional, integrado ao processo RCF(Redução/Coagulação/Filtração ) para remoção de cromo hexavalente e cromo total em águassuperficiais atendendo os padrões de potabilidade.

� Objetivos específicos:

Avaliar o impacto da dose de aditivos (coagulantes), o tempo de contato com o cloro para aoxidação de Fe+2 e a formação de flocos de ferro-cromo em termos de:

(1) Eficiência na remoção de CrVI e Cr total;

(2) Estabelecer objetivos operacionais e qualidade da água (baseando-se nas exigênciasnormativas para tratamento de águas superficiais), e;

(3) Outros impactos operacionais.


Metodologia� Desenvolvido em planta piloto

• 2 condições de teste:

Primeira serve como teste e segunda para controle

Mistura rápida, floculação, sedimentação e filtração meio granular

� Tanques de mistura rápida:

� 100rpm

� Tanque de floculação (3 estágios):

� velocidades de mistura de 50, 30 e 15 rpm

� Tempo de detenção: 25 min

� Filtros (operados manualmente):

� taxa de filtração de 2.8 a 3.0 gpm/ft2 (15.3-16.4 m3/m2.d)

� Taques de sedimentação:

� retangulares sem placas

� Tempo de detenção: 110 min

� Adição química ocorreu em linha durante o processo ou no tanque de mistura rápida

�C

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figu

raçã

o

Remoção do lodo da floculação e sedimentação � conduzido em batelada semanalmente aos tanques


Metodologia�Fonte de água:� Água bruta do Rio Colorado e do Projeto de Água do Estado da Califórnia

�Características: Parâmetro Valor

Turbidez (UNT) 0,50 - 1,89

COT (mg/L) 2,93 – 3,06

Alcalinidade (mg/L) 107 - 120

Dureza (mgCaCO3/L) 218 - 278

T (ºC) 12- 18

pH 8,2 – 8,5

TTHM-Trihalometanos (µg/L) 12 - 14

Cromo Total (µg/L) ND (<1)

CrVI (µg/L) 0,12 - 0,19


Metodologia�Operação da planta piloto:

3 gpm

3 gpm

25 µg/L

Coagulante

alum: 10-20 mg/L

polyDADMAC: 2,5 mg/L

Para reduzir o CrVI e CrIII

Para ajudar a filtração

Metodologia� Carreiras de filtração:� 2-3 minutos

� Filtros ficavam em repouso por 1min antes de retornar à operação

� Monitoramento:◦ CrVI e Cr total � no tanque de mistura 3 vezes por semana �� verificar a dosagem; no

afluente e efluente do filtro semanalmente � obter eficiências de remoção.

◦ Alcalinidade � no afluente à planta, no afluente e efluente do filtro 3 vezes porsemana.

◦ COT � no afluente à planta, no afluente e efluente do filtro, semanalmente.

◦ TTHM � no afluente à planta e no afluente ao filtro, uma vez para cada condição, esemanalmente no efluente do filtro.

◦ Óxido ferroso e ferro total � no afluente e efluente do filtro, diariamente.

◦ Turbidez, pH e temperatura � no afluente da planta, e no afluente e efluente do filtro,diariamente.

Solução de sulfato de alumínio e hidróxido de alumínio para manter o pH de 9-9,5

CrVI foi analisado com cromatografia


Resultados e Discussão

polyDADMAC—polydiallyldimethylammonium chloride

Cr VI -

μg/L

Cromo

total- μg/L

Cloro _Tanque

sedimentação

Cloro _Filtro

Cr VI - μg/L

<0,03

0,13

0,15

Teste Controle

Cromo

total- μg/L

Teste

< 1

Controle

Teste Controle

Resultados

<0,03 0,26

0,13

0,15

Cr VI - μg/L

0,35

0,38

Cloro _Tanque

sedimentaçãoCloro _Filtro

Cromo

total- μg/L

< 1 < 1

Cloro _Tanque

sedimentação

Cloro _Filtro

polyDADMAC—polydiallyldimethylammonium chloride

Cr VI -

μg/L

Cromo

total- μg/L

Cloro _Tanque

sedimentação

Cloro _Filtro

Turbidez - ntu

Controle

Controle

Teste

Teste

Controle

Teste

Perda de Carga Carreira Filtro

Cr VI - μg/L

Cromo

total- μg/L

Total chromium levels generally decreased after backwash from 2.8 to 1.0 μg/L over the 3-h filter ripening period, while CrVI levels (0.08 to 0.10 μg/L) were not impacted by backwash.

?

Cromo

total- μg/L

Entrada_Filtro

X

Saída_Filtro

Polyacrylamide polymer

Turbidez - ntu

Polyacrylamide polymer

Turbidez - ntu

Sulfato de Alumínio

[47.9% de Al2(SO4)3 • 14H2O por peso]

Resultados

Turbidez - ntu

Cloro _FiltroCloro _Tanque

sedimentação

ResultadosControle Entrada Filtro

Cloro _Tanque

sedimentação

Conclusões


� A integração RCF em processos de tratamento de água de superfície convencionais é eficazpara remoção de CrVI e cromo total, mantendo todos os requisitos regulamentares detratamento de água de superfície;

� Com a integração do RCF, o CrVI e cromo total foram eficazmente removidos em > 99 e >93%, respectivamente;

� Com o aumento do tempo de contato de cloro elevou-se a remoção de cromo total em > 98%,enquanto que a eficiência de remoção de CrVI diminuiu de > 99% para > 98%. Além disso,notou-se melhora na carreira de filtração;

� O auxiliar de filtração reduziu o desempenho do filtro, aumentando a taxa de perda de carga ereduzindo a carreira de filtração;

� O aumento na dosagem “alum” resultou no amadurecimento mais rápido do filtro, diminuiçãoda taxa de perda de carga e em maiores carreiras de filtração.

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