Desenvolvimento de filtro biológico através da tecnologia do pó utilizando resíduo de louça sanitária

Abstract

Nesta pesquisa foi avaliada a utilização de louça cerâmica rejeitada através do controle de qualidade de uma indústria, e que é encaminhada para o descarte após passar por um processo de britagem, para o desenvolvimento de filtros de adesão. Esse resíduo é denominado pitcher pela indústria que o cedeu, e o mesmo é composto de argilominerais, quartzo, feldspato, podendo incluir rochas cerâmicas como granito, pegmatito e filito, demonstrando ser uma potencial matéria-prima para fabricação de filtros de adesão devido aos minerais que ainda podem ser reaproveitados e sua não toxicidade. O pitcher passou por um processo de seleção granulométrica, sendo que cerca de 70% desse resíduo ficou retido nas peneiras de 37 e 125 µm, granulometria essas que foram utilizadas na avaliação. As amostras foram compactadas em prensa manual com diferentes pressões, entre 300 MPa e 1000 MPa, após, foram sinterizadas em temperaturas entre 1050 °C e 1200 °C em forno resistivo. Para caracterização do material, determinou-se a densidade aparente, à verde e a curva de compressibilidade para verificar a melhor pressão de compactação. A microestrutura dos corpos de prova e a homogeneidade do pitcher foram avaliadas utilizando-se Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Ambas as granulometrias apresentaram a curva típica de compressibilidade, na qual a densidade aumenta com o aumento da pressão de compactação, enquanto a inclinação da curva diminui com o aumento da pressão. O aumento da densidade com o aumento da pressão de compactação indica uma boa densificação para as temperaturas, independente da granulometria da amostra. A porosidade do sinterizado diminuiu proporcionalmente ao tamanho das partículas nas amostras sinterizadas. As análises estudadas demonstraram que a granulometria de 37 µm sinterizados à 1200 °C resultaram em superfícies mais porosas, por isso, foram aplicadas no ensaio prático, como filtro biológico em estação de tratamento de efluente. Neste teste, os filtros ficaram nove semanas no efluente, com coletas de DBO e DQO para verificação da eficiência. Obteve-se aumento médio na qualidade diária da água cerca de 10% em relação ao tratamento convencional, na coleta do DQO, além de melhorar o oxigênio dissolvido (OD) e manter e estabilidade do processo.

This research evaluated the use of ceramic parts rejected through the quality assurance process of a sanitary ware industry, and that are sent for disposal after a crushing process, to manufacture adhesion filters. This waste is called pitcher by the company that donated it for this research, and it is composed of clayey minerals, quartz, and feldspar, which may include ceramic rocks such as granite, pegmatite and phyllite; proving to be a potential raw material for adhesion filters manufacturing due to its minerals that can still be reused and its non-toxicity. The pitcher passed through a granulometry-based selection process, with around 70% of the residue being retained in the sieves of 37 and 125 µm, which were selected for the evaluation. The samples were compacted in a manual press with different pressures, ranging from 300 MPa to 1000 MPa, being then sintered at a temperature between 1050 ºC and 1200 ºC in a resistive furnace. To characterize the material, the apparent and green densities, as well as the compressibility curve, were determined to identify the best compression pressure. The microstructure of the test samples and the pitcher homogeneity were evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM). Both particle sizes presented the typical compressibility curve, in which the density increases with increasing compaction pressure, while the curve slope decreases with increasing pressure. The increase of density with the increasing compaction pressure indicates a good densification for the temperatures, regardless of the sample granulometry. The sintered porosity decreased proportionally to the particle size in the sintered samples. The analysis showed that the particle size of 37 µm sintered at 1200 ºC had more porous surfaces, therefore being applied in the practical test as a biological filter in an effluent treatment plant. During this test, the filters spent nine weeks in the effluent with BOD and COD collections to verify their efficiency. There was an average increase in daily water quality of about 10% compared to the conventional treatment, in the COD collection, in addition to improving dissolved oxygen (DO) and maintaining the stability of the process.