Monitorização on-line de processos de floculação no tratamento de efluentes reais

Abstract

A crescente produção de efluentes das indústrias é uma problemática para os que cuidam do nosso ambiente, uma vez que estes efluentes vão destabilizar o meio onde vão ser inseridos, prejudicando a fauna e a flora desse local. Por isso, torna-se essencial o tratamento destes efluentes antes dos mesmos serem despejados no ambiente, normalmente em meios hídricos.Com esta ideia bem presente, e seguindo um estudo já desenvolvido, surge então a necessidade de tratar efluentes industriais, baseando-nos no processo de floculação como método para separar as impurezas. Este método tem de ser conjugado com outros métodos para se conseguir obter um efluente “limpo”, recorrendo-se ainda a processos de separação, tais como a sedimentação, a filtração, etc.O processo de floculação recorre a floculantes, que vão flocular as partículas, e neste estudo escolheram-se os floculantes poliméricos sintéticos, pois são os que demonstram maior eficácia. Recorreram-se a dois polímeros comercias fornecidos pela Adventech Portugal, um aniónico e um catiónico, e a quatro polímeros desenvolvidos por Lourenço (2018), estudo que serviu de base para o trabalho que se segue.Os efluentes utilizados foram disponibilizados pela Adventech Portugal, e são eles, um da produção de azeite e outro da lavagem de curtumes.Em primeiro lugar realizaram-se Jar tests, ou seja, testes offline onde se adiciona gradualmente a solução polimérica ao efluente, fazendo variar o pH e a dosagem de polímero, de modo a encontrar as condições ótimas para o processo de floculação com cada um dos polímeros testados. Primeiramente variamos o pH no copo e de seguida acrescentamos gradualmente a solução polimérica ao efluente, medindo sempre a turbidez do sobrenadante, até atingir a concentração ótima, aquela onde existe um ponto de viragem na turbidez do sobrenadante.Uma vez encontradas as condições ótimas, segue-se para a segunda etapa, ou seja, a monitorização online deste processo de floculação no equipamento de LDS (Laser Difraction Spectroscopy). Neste equipamento avaliamos a evolução do tamanho dos flocos que se vão formando ao longo do tempo, permitindo perceber a eficácia da floculação. Depois da monitorização feita, e em modo offline, procedemos ao estudo dos flocos formados, através da análise do parâmetro scattering exponent (SE), que se extrai do sinal obtido por LDS e que permite avaliar se os flocos são mais compactos ou mais porosos, sendo que um valor de SE elevado está associado a flocos mais compactos, e um valor de SE mais baixo a flocos mais porosos. Podemos ainda relacionar o tamanho do floco com a porosidade do mesmo, ou seja, os flocos maiores são normalmente mais porosos e os flocos mais pequenos mais compactos. Esta monitorização online através de LDS torna-se num processo bastante vantajoso na seleção dos polímeros mais adequados para um dado processo de floculação para tratamento de um determinado efluente, facilitando a avaliação das características dos flocos que se formam, e permitindo observar a evolução da floculação ao longo do tempo, o que permite tomar decisões mais fundamentadas sobre qual o polímero mais adequado para um determinado processo de tratamento.

The increasing production of effluents from the industries is a problem for those who take care of our environment, since these effluents destabilize the environment where they are inserted, thus damaging its fauna and flora. Considering this, it is essential to treat these effluents before they are released into the environment, usually in water resources.Bearing this in mind and following an already developed research, the need arises to treat industrial effluents, with the flocculation process as the method used to separate impurities in association with other procedures in order to obtain a "clean" effluent. Separation practises, such as sedimentation, filtration, among others, are also used.The flocculation process uses flocculants, which flocculate the particles, and, in this study, synthetic polymeric flocculants were selected as they demonstrated to be the most effective. Two commercial polymers supplied by Adventech Portugal were used, an anionic and a cationic, and four polymers developed by Lourenço (2018), study that served as basis for the work that follows. The effluents used were provided by Adventech Portugal, one originating from olive oil production and the other from a tannery.In a first stage, Jar tests were performed, in other words, offline tests where the polymer solution is gradually added to the effluent, conducting variation of the PH and of the dosage of polymer. This is done in order to find optimal conditions for the flocculation process with each of the polymers tested. Primarily, we vary the pH in the beaker and then gradually add the polymer solution to the effluent, always measuring the turbidity of the supernatant until reaching optimal concentration, in other words, when there is a turning point in the turbidity of the supernatant.Once optimal conditions are found, the second stage begins: the online monitoring of this flocculation process by the Laser Diffraction Spectroscopy (LDS) equipment. Using this equipment, we evaluate the evolution of the size of the flocs that form over time, allowing the assessment of the effectiveness of the flocculation. After monitoring is done, and in offline mode, we proceed with the study of the flocs formed, through the analysis of the scattering exponent (SE) parameter, extracted from the signal obtained by LDS. This analysis supllies information if flocs are more compact or more porous, with a high SE value being associated with more compact flocs, and a lower SE value with more porous flocs. We can also relate the size of the floc with its porosity, in other words, larger flocs are usually more porous while smaller flocs are more compact.This online monitoring done with LDS is a very effective process in the selection of the most suitable polymers for a given flocculation process to treat a particular effluent, as it facilitates the evaluation of the characteristics of the flocs that are formed and allows the observation over time of the evolution of flocculation. This procedure allows the possibility to make more informed decisions about which polymer is more suitable for a particular treatment process.