Avaliação do potencial de remoção de fósforo de efluentes a partir da utilização de lodo de ETA rico em alumínio como adsorvente

Abstract

O excesso de fósforo (P) em águas residuárias promove a eutrofização dos cursos d’água que recebem tais efluentes, gerando diversos impactos ambientais, como por exemplo, o crescimento acelerado de algas, a mortandade de peixes e a perda de qualidade do corpo d’água. Sendo assim, é necessário haver remoção do fósforo da água residuária antes de despejá-la em um corpo hídrico. Um método econômico para isto é a utilização de adsorventes de baixo custo para a remoção do fósforo por adsorção. O lodo de Estações de Tratamento de Água (ETA) contendo alumínio é um subproduto inevitável do tratamento de água potável, sendo um resíduo altamente disponível e de baixo custo, que possui a capacidade de adsorver o fósforo do efluente. O presente estudo tem como objetivo avaliar o potencial de adsorção de altas concentrações de fósforo de efluentes a partir da utilização de lodo contendo alumínio como adsorvente, comparando cenários, com diferentes concentrações de fósforo e faixas granulométricas do lodo. Através dos dados experimentais, conclui-se que a cinética de adsorção do lodo fino (dp < 0,1 mm) entra em equilíbrio em cerca de 2 horas, atingindo uma remoção de 85%. Com relação ao lodo grosso (0,1 mm < dp < 0,6 mm), a adsorção entra em equilíbrio após 24 horas de contato, removendo cerca de 76% de P. O modelo cinético que melhor se ajusta aos dados é o modelo de Pseudo-segunda Ordem. Com relação aos ensaios isotérmicos, tanto o modelo de Freundlich, quanto o de Langmuir, apresentam bons ajustes aos dados experimentais, sendo que a capacidade máxima de adsorção (qmax) é de 0,809 mg P/g para o lodo fino e 0,790 mg P/g para o lodo grosso. O presente estudo demonstra que o lodo de ETA contendo alumínio pode ser usado como adsorvente para a remoção de P em soluções aquosas. Além disso, o lodo de menor granulometria se mostra mais eficiente, pois, além de apresentar cinética de adsorção mais rápida, atinge maior capacidade de remoção, isso se deve ao fato de que esta granulometria de lodo apresenta maior área de contato superficial, se comparada ao lodo grosso.

High levels of phosphorus (P) in wastewater promotes the eutrophication of watercourses that receive these effluents, causing several environmental impacts, such as accelerated algae growth, fish mortality and loss of water quality. Therefore, phosphorus must be removed from wastewater before being discharged into watercourses. An economical method is the use of low cost adsorbents for phosphorus removal by adsorption. Alum sludge, from water treatment plants, is an inevitable by-product of drinking water treatment and is a highly available, low-cost waste that is able to adsorb phosphorus from effluents. The present study aims to evaluate the adsorption capacity of high levels of phosphorus in effluents using alum sludge as adsorbent, comparing scenarios, with different phosphorus concentrations and sludge granulometry ranges. Through experimental data, it was possible to conclude that fine sludge (dp < 0,1 mm) adsorption kinetics reaches its equilibrium in about 2 hours, reaching 85% removal. As regards coarse sludge (0,1 mm < dp < 0,6 mm), adsorption equilibrates after 24 hours of contact, removing about 76% P. The kinetic model that best fits the data is the Pseudo-Second Order model. As regards the isothermal experiments, both Freundlich and Langmuir models presented good adjustments to the experimental data, whereas the maximum adsorption capacity was 0.809 mg P/g for fine sludge and 0.790 mg P/g for coarse sludge. The present study demonstrates that alum sludge from treatment plants can be use as adsorbent for P removal in aqueous solutions. Furthermore, the sludge with smaller particle size is more efficient because, besides presenting faster adsorption kinetics, it achieves a higher removal capacity, due to the fact that this sludge size has a larger contact surface area, when compared to coarse sludge.