TRATAMENTO ELETROQUÍMICO DE ÁGUA RESIDUAL DA INDÚSTRIA CORTICEIRA

Abstract

A indústria corticeira representa uma das principais atividades económica, financeira e social em Portugal e vem sofrendo evolução e modernização nos últimos tempos. Durante o seu processo produtivo geram grandes quantidades de águas residuais nas etapas de cozedura das pranchas de cortiça e na lavação das rolhas. A água resultante do processo de cozedura apresenta alta carga orgânica, com elevada concentração de polifenóis e taninos. A água do processo de lavação apresenta uma carga orgânica também significativamente alta, dependendo as suas caraterísticas dos agentes de desinfeção/ branqueamento usados no processo. Ambas as águas residuais apresentam, também, baixa biodegradabilidade não podendo ser descartadas diretamente nos meios recetores, carecendo, assim, de um prévio tratamento. Geralmente as águas residuais do setor corticeiro são tratadas por processos de coagulação/ floculação, ou seja, processos baseados na adição de agentes coagulantes e floculantes no efluente. No entanto, outros processos de tratamento têm sido explorados nos últimos anos e têm mostrado que são muito eficientes e económicos no tratamento de diversos efluentes industriais, como é o caso do processo eletroquímico, em particular a eletrocoagulação. No presente trabalho, procurou-se estudar a aplicação da eletrocoagulação no tratamento de duas águas residuais (1 e 2) provenientes de processos diferentes de lavação de rolhas de cortiça, da empresa Cork Supply 4, para remoção de carga orgânica, tendo-se usado a carência química de oxigénio (CQO) como principal parâmetro de controlo para avaliar a eficiência do tratamento, visto ser o parâmetro limitante para descarga dos efluentes desta empresa na rede de saneamento. Adicionalmente, também se estudou a eficiência de remoção de carbono orgânico total (COT), azoto total (NT), sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV) para a água residual 1. No sistema de eletrocoagulação, foi utilizado um elétrodo de ferro como ânodo de sacrifício e aço inoxidável como cátodo. Foram estudados parâmetros como a densidade de corrente (27,0 – 67,6 A/m2 para água residual 1) e (67,6-202,7 A/m2 para água residual 2), concentração do eletrólito NaCl (1,1 e 2,7g/L) e pH (8,6 e 5,8). A densidade de corrente foi estudada para as duas águas residuais, ao passo que os restantes parâmetros foram estudados apenas para a água residual 2.Para a água residual 1, a condição operatória determinada como ótima foi quando se aplicou ao sistema uma densidade de corrente de 27,0 A/m2. Nestas condições, obtiveram-se eficiências de remoções de 79,8 para CQO, 49,4% para COT, 25,5 % para NT, 98,8% para SST e de 98,8% para SSV, com um custo operacional de 0,6 €/m3 e de 0,3 €/kgCQOremovido e com uma massa perdida de elétrodo por m3 de água residual tratada na ordem de 0,3 (kg/m3). Para a água residual 2, as condições operatórias ótimas foram as seguintes: densidade de corrente de 67,6 A/m2, pH original do efluente e 1,1 g/L de eletrólito. Nestas condições conseguiu-se eficiência de remoção de CQO de 81,7%, custo operacional de 2,0 €/m3 e de 0,5 €/kgCQOremovido e uma perda de massa de elétrodo por m3 de água residual tratada na ordem de 0,8 (kg/m3). Os resultados obtidos neste estudo, permitiram constatar que o processo de eletrocoagulação apresenta uma boa eficiência de remoção de carga orgânica poluente destas águas residuais, permitindo a sua descarga com valores de parâmetros que cumprem com os requisitos estabelecidos pela empresa gestora da rede de saneamento.

The cork industry represents one of the main economic, financial, and social activities in Portugal and has been undergoing evolution and modernization in recent times. During their production process, they generate large amounts of wastewater in the stages of cooking the cork boards and washing the corks. The water resulting from the cooking process has a high organic load, with a high concentration of polyphenols and tannins; The water from the washing process has a slightly high organic load, and its characteristics depend on the disinfection/bleaching agents used in the process. Both wastewaters are also low biodegradability and cannot be disposed of directly into the receiving media and therefore require prior treatment. Generally, these waste waters from the cork sector and beyond are treated by a coagulation/flocculation process, that is, a process based on the addition of a coagulant and flocculant agent in the effluent. However, other treatment processes have been explored in recent years and have shown that they are very efficient and economical in the treatment of various industrial waters, such as the electrochemical process, in particular electrocoagulation.In the present work, we sought to study the application of electrocoagulation in the treatment of two wastewaters (1 and 2) from different processes of cork washing stoppers, from the company Cork supply 4, to remove organic load, using the chemical oxygen demand (COD) as the main control parameter to assess the efficiency of the treatment, as it is the limiting parameter for the discharge of effluents from this company into the sanitation network. Additionally, the removal efficiency of total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total suspended solids (TSS), and suspended volatile solids (SSV) for wastewater 1 was also studied.In the electrocoagulation system, an iron electrode was used as the sacrificial anode, and stainless steel as the cathode. Parameters such as current density (27.0 – 67.6 A/m2 for wastewater 1) and (67.6-202.7 A/m2 for wastewater 2), electrolyte concentration, NaCl, (1.1 and 2.7 g/L) and pH (8.6 and 5.8). The current density was studied for the two wastewaters, while the remaining parameters were studied only for wastewater 2.For wastewater 1, the operating condition determined as optimal was when a current density of 27.0 A.m-2 was applied to the system. Under these conditions, removal efficiencies of 79.8 % were obtained for COD, 49.4% for TOC, 25.5% for TN, 98.8% for TSS and 98.8% for VSS, operating cost of 0.6 €.m-3 0.3 €.kg-1CODremoved and loss electrode mass per m3 of treated wastewater on the order of 0.3 (kg.m-3). For wastewater 2, the optimal operating conditions were as follows: current density of 67.6 A/m2, original effluent pH and 1.1 g/L of electrolyte. Under these conditions, COD removal efficiency of 81.7% was achieved, operating cost of 2.0 €.m-3 and 0.5 €.kg-1CODremoved and loss electrode mass per m3 of treated wastewater in the order of 0.8 (kg.m-3). The results obtained in this study allowed us to verify that the electrocoagulation process has a good efficiency in removing polluting organic load from these wastewaters, allowing the discharge of both with a polluting organic load that meets the requirements established by the management company of the sanitation network.