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Fabrício Abella Lopes
Drenagem ácida de minas de carvão concentradas: Possibilidade de aplicação como
insumo no tratamento de águas residuárias (Coagulante e Reação de Fenton)
Introdução
As reservas de carvão no Brasil
são de aproximadamente 32 bilhões
de toneladas, mas somente 2% estão
sendo extraídas.
O beneficiamento do carvão
brasileiro gera um grande volume de
rejeito, da ordem de 50% a 70%.
O problema da geração de DAM
(drenagem ácida de minas) ocorre na
mineração de carvão no sul do país,
em especial em SC e RS.
Introdução
Mineração Beneficiamento
Produção de energia
Rejeitos de carvão
Geração de DAM Tratamento
Produção de carvão
As reações químicas que resultam na formação da
DAM envolvem sulfetos metálicos (Pirita - FeS2) que
se oxidam na presença de ar e água.
- Baixo pH;
- Aumento da dureza;
- [Fe+2, Fe+3, Mn, Al];
- Sulfatos;
- Eventualmente metais pesados.
Introdução
+ O2 + H2O DAM
Coagulantes (Menezes e Scheneider, 2007)
Pigmentos (Silva et al., 2011)
Possible Uses of Pyrite Introdução
Sulfato ferroso (Vigâncio, 2009)
Tecnologias
emergentes
DAM
Magnetita (Silva et al., 2009)
Introdução
Matéria orgânica;
Microrganismos;
N e P;
Leve alcalinidade;
Possíveis compostos recalcitrantes.
Esgotos domésticos
Introdução
Reação de Fenton (POA)
Fe2+ + H2O2 Fe3+ + .OH + OH-
Fe2+ + .OH Fe3+ + OH-
Fortemente dependente do pH (~3,5);
Potencial de oxidação elevado (2,8 V);
DAM rica em Fe+3 e Al+3 - (Coagulante)
DAM rica em Fe+2 - (Insumo para a Reação de Fenton)
DAM
Compostos
recalcitrantes
Matéria
Orgânica
Objetivos
Caracterizar uma DAM concentrada;
Avaliar o seu potencial como agente coagulante
e/ou insumo para a reação de Fenton no
tratamento de águas residuárias do Campus do
Vale da UFRGS, em Porto Alegre-RS.
Materiais e Métodos
Efluentes - DAM
A amostra foi obtida em uma unidade experimental de
prevenção da DAM pelo método de coberturas secas de
rejeitos de carvão da Mina Verdinho (Forquilhinha-SC).
Carbonífera Criciúma S.A.
Materiais e Métodos
Efluentes – Esgoto sanitário
A ERQA é responsável pelo tratamento de aproximadamente
60% do esgoto sanitário do Campus do Vale, via RSB. A
escolha deste efluente foi baseada nas condições precárias
que se encontra a Barragem Mãe D’água.
Materiais e Métodos
Barragem Mãe D’água
Materiais e Métodos
Coagulação Caracterização
da DAM
Reação de
Fenton
1L esgoto, 15ml DAM 1L esgoto, 15ml DAM
1 hora
Ajuste de pH = 8,7-9,0
Ajuste de pH = 3,5
1 hora
Coagulação
Separação do clarificado
em cone Imhoff
Ajuste de pH = 8,7-9,0
3 horas 0,25 mL H2O2 35% (m/v)
Coagulação
Separação do clarificado
em cone Imhoff
Procedimento experimental
Secagem do lodo e
análises físico-químicas e
biológicas
Fe+2 > Fe+3
Resultados e Discussão
Características da DAM
Tabela 1
Fe+2 > Fe+3
[Fe] = 264 mg/L
[Fe+Al] = 287 mg/L
Resultados e Discussão
Características do esgoto bruto e
tratado biologicamente (RSB)
Tabela 2 (n = 9)
Resultados e Discussão
Características esgoto tratado
através da coagulação com DAM
Tabela 3 (n = 9)
Resultados e Discussão
Resultados obtidos através da
Reação de Fenton (POA)
Tabela 4 (n = 9)
Resultados e Discussão
Reação de
Fenton
Tratado por
coagulação Esgoto
bruto
Resultados e Discussão
DAM Esgoto
bruto
Tratado por
coagulação
Reação de
Fenton
Conclusões
A DAM especialmente as mais concentradas e ricas em Fe
podem ser empregadas para o tratamento de águas
residuárias;
Os cátions Fe+3 e Al+3 promoveram a coagulção dos
sólidos suspensos, reduzindo significativamente a carga
poluidora;
A DAM quando rica em Fe+2 pode ser aplicada como
insumo para a Reação de Fenton apresentanto forte poder
de desinfectante.
Estudos futuros
Estudos complementares para otimização da
concentração de reagentes;
Análise dos efeitos da concentração residual de
H2O2 em bioindicadores da qualidade da água
(peixes, microcrustácios e algas).
Bibliografia
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Agradecimentos