Pós-tratamento de vinhaça tratada anaerobiamente por processo de coagulação/floculação seguido de oxidação avançada com reagente fenton

Abstract

Este trabalho teve o propósito de analisar a viabilidade técnica e econômica do tratamento da vinhaça da cana-de-açúcar pela combinação de processos de coagulação/floculação e um processo de oxidação avançada com reagente de Fenton. Iniciou-se este trabalho pela utilização da oxidação química com reagente de Fenton na degradação da vinhaça biodigerida (abordagem 1). Primeiramente, determinou-se o efeito isolado das variáveis pH, temperatura, concentração do íon férrico, concentração de peróxido de hidrogênio e tempo de reação em reator fechado. Verificou-se que os melhores resultados de remoção de carbono orgânico total – COT; demanda bioquímica de oxigênio em cinco dias - DBO5 e demanda química de oxigênio – DQO (53,7%, 36,9% e 63,2%, respectivamente), e a obtenção de um efluente não tóxico e mais biodegradável (DBO5:DQO= 0,53) ocorreram quando se utilizou pH 5,0, temperatura de 55 °C, concentrações de íon férrico de 1,45 g/L e de peróxido de hidrogênio de 18,0 g/L com um tempo de reação de 120 minutos. Nestas condições os custos de tratamento foram da ordem de 43,7 R$/m3. A escolha do processo de coagulação/floculação (abordagem 2) possibilita uma redução da elevada carga orgânica da vinhaça, podendo ser utilizada como tratamento preliminar ao processo de oxidação. Os resultados mostraram que, na gama de condições estudadas, a pH 3,0 e com concentração de Fe3+ de 500 mg/L, as remoções de COT (30,5%), DBO5 (27,9%), DQO (43,6%) e DBO5:DQO (0,39) foram melhores. Apesar de os custos operacionais serem baixos (1,2 R$/m3), a carga orgânica no efluente após o tratamento continua alta e com baixa biodegradabilidade, pelo que foi necessário combinar os dois processos. Na terceira abordagem, por meio da reação de Fenton após a coagulação/floculação nas condições ótimas, alcançaram-se os melhores resultados com 14,5 g de H2O2/L, não ocorrendo a adição de doses de Fe3+ para além dos íons em solução remanescentes do processo de coagulação/floculação (270 mg de Fe/L); o processo de oxidação foi realizado à temperatura de 55 °C e pH 3,0. Os resultados mostraram remoções da ordem de 40,2% de COT; 64,6% de DBO5; 45,4% de DQO e a obtenção de um efluente biodegradável (DBO5:DQO de 0,54) e não tóxico. A combinação dos dois processos (coagulação/floculação e reação de Fenton otimizados) proporcionaram remoções globais (51,6% de COT; 45,7% de DBO5; 69,2% de DQO) vi i superiores ao processo Fenton por si só (abordagem 1), além de se usar uma menor quantidade de reagentes, diminuindo os custos para 33,9 R$/m3. Posteriormente, com o objetivo de se aumentar a eficiência do processo e utilizar-se mais eficientemente o peróxido de hidrogênio, isto é, conseguir-se baixar a dose utilizada e, consequentemente, reduzir os custos de tratamento, realizaram-se dois ensaios nos quais o efluente pré-tratado por coagulação/floculação foi submetido à oxidação avançada na qual se adicionou o oxidante gradualmente. Os resultados mostraram as maiores eficiências na remoção de matéria orgânica, quando comparados com a adição total do peróxido de hidrogênio logo no início da reação. Quando se utilizou a dose de 9,0 g/L, atingiram-se remoções próximas de quando se adicionou na totalidade os 14,5 g/L (dose ótima) de peróxido de hidrogênio no início da reação, pelo que se consegue minimizar os consumos de reagente e, consequentemente, reduzir os custos de tratamento de 33,9 para 22,3 R$/m3. Contudo, nestes ensaios com a adição em contínuo de oxidante, a biodegradabilidade do efluente após o tratamento é menor (DBO5:DQO de 0,33) do que quando se adiciona logo no início da reação todo o H2O2 (DBO5:DQO de 0,54). Os resultados obtidos permitem concluir que a utilização do processo Fenton homogêneo com uma etapa prévia de coagulação/floculação constitui uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes da vinhaça da cana-de-açúcar.