Tratamento combinado de drenagem ácida de minas e esgoto doméstico

Abstract

Muitos locais de mineração de carvão estão próximos a centros urbanos, coexistindo, nestas regiões, a drenagem ácida de minas (DAM) e os esgotos domésticos, sendo que, ambos os efluentes afetam a qualidade da água dos corpos receptores se ali lançados sem o devido tratamento. A drenagem ácida de minas afeta a qualidade da água baixando o pH, aumentando a acidez e acrescendo quantidades indesejáveis de ferro, manganês, alumínio, sulfatos e outros metais enquanto que o esgoto doméstico caracteriza-se pela presença de alcalinidade, matéria orgânica e microrganismos potencialmente patogênicos. Estudos anteriores demonstraram que a DAM pode ser utilizada como agente coagulante no tratamento físico-químico dos esgotos e, baseado nisto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o tratamento combinado da DAM com o esgoto doméstico de modo que também ocorra a redução dos metais e acidez presentes na DAM. O processo baseia-se no fato de que a alcalinidade do esgoto pode, pelo menos em parte, neutralizar a acidez da DAM, proporcionando uma economia no consumo de reagentes para a correção do pH. Com a elevação do pH, o ferro e o alumínio presentes na DAM sofrem hidrólise e coagulam na forma de hidróxidos dos referidos metais, separando-se da fase líquida na forma de um precipitado gelatinoso que carrea consigo os sólidos suspensos presentes no esgoto constituídos, principalmente, de matéria orgânica e microrganismos patogênicos, fósforo e nitrogênio. Assim, a metodologia do presente trabalho consistiu em realizar o tratamento em laboratório de ambos os efluentes considerando diferentes proporções de mistura. Nas condições empregadas no presente trabalho, obteve-se um efeito coagulante ótimo, em pH próximo a 7,0, para a proporção DAM:esgoto de 1:2, correspondendo a concentrações de Fe e Al acima de 80 mg/L na mistura. Para estas condições a redução de carga orgânica, nutrientes, metais e microrganismos foi elevada. A remoção de carga orgânica em termos de DQO foi 67%, a redução de nitrogênio foi de 40%, a redução de fósforo foi de 90% e a remoção de bactérias do grupo coliforme comparável aos processos convencionais de tratamento de esgoto sanitário. Dos metais presentes na DAM, o Fe e Al sofreram reduções de 99% e o Zn de 95%. O Mn, reduziu apenas 13 % na faixa de pH 7,0 utilizada no trabalho, sendo necessário tratamento adicional para atingir os limites de emissão previstos em legislação.A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que a mistura dos fluxos é uma alternativa para o tratamento combinado dos efluentes DAM e esgoto doméstico, onde coexistam em proporções e características físico-químicas definidas neste trabalho.

Many coal mining places are close to inhabited concentrations, where there are the acid mine drainage (AMD) and domestic sewage and both effluent affect the quality of water bodies if released without proper treatment. The AMD affects water´s quality decreasing pH, increasing acidity and the concentration of undesirable metals such as iron, manganese, aluminum, sulphates and other metals while the domestic sewage is characterized by the presence of alkalinity, organic matter and microorganisms, with possible presence of pathogenic. Previous studies have shown that the AMD can be used as an coagulant agent on physico-chemical treatment of sewage and, based on this, the aim of this work was to study the combined treatment of AMD and domestic sewage so that also occur metals and acidity reduction present in the AMD. The process is based on the fact that the sewage´s alkalinity could neutralize part of the AMD acidity, providing an economy in reagents for pH correction. At the same time, the pH increasing provides that the iron and aluminium present in the AMD, became hydrolyzed in the form of hydroxides of these metals, and provide a coagulation effect separating themselves from the liquid phase like as gelatinous precipitate which carry on suspended solids present in domestic sewage constituted mainly of pathogenic micro-organisms and organic matter, nitrogen and phosphorus. Thus, the methodology of the present work consisted of laboratory experiments considering different proportions of mixtures. Over the conditions employed in this work, the best coagulant effect was obtained with pH value around 7,0 and effluent proportion of 1:2 (DAM:sewage) corresponding to concentrations of Fe and Al above 80 mg/L in the mixture. For these conditions the organic load reduction, nutrients, metals and microorganisms was high. Removal of organic load in terms of COD was 67%, the reduction of nitrogen was 40%, phosphorus was 90% and the removal of bacteria of coliform bacteria group comparable to conventional processes for the treatment of sewage. The metals present in the AMD also was removed; the Fe and Al cut of 99% each and the Zn cut of 95%. The Mn, reduced only 13% in the range of pH 7.0 used at work, and additional treatment is needed to achieve the emission limits laid down in legislation for this metal. It was concluded that the combined treatment of AMD and sewage can be an alternative to reduce the pollutants load in sanitary effluents. From the results obtained, it can be concluded that the mixture flows is an alternative to the combined treatment of domestic sewage and DAM effluents, where they could coexist in the proportions and physico-chemical properties defined in this work.