Tratamento de efluentes de fibras sintéticas por sedimentação coagulativa e processo de fossa de oxidação integrada

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1 Qualidade e quantidade das águas residuais – Projeto Easy Water Purification: Trata-se de uma empresa estrangeira que produz tecidos de poliéster sintético. As águas residuais geradas por essa empresa incluem: águas residuais têxteis, águas residuais resultantes da redução do uso de álcalis, águas residuais provenientes do processo de refinação, águas residuais resultantes do processo de tingimento e outras águas residuais. Além disso, há também esgoto doméstico proveniente dos dormitórios, refeitórios, banheiros, prédios administrativos e outros locais. As condições de qualidade e quantidade da água residual para cada grupo estão apresentadas na Tabela 1. Tabela 1: Quantidade e qualidade da água residual
Nome da água residual | CODcr (mg/L) | pH | Quantidade de água (m³/d)
Água residual resultante da redução alcalina | 10.000–40.000 | >14 | 100
Água residual resultante do processo de refino | 1.000–1.600 | 9–11 | 144
Água residual resultante do processo de tingimento | 700–1.300 | 5–6 | 853
Água residual resultante do processo têxtil | 60–95 | 6–8 | 657
Água residual de uso diverso | 600–1.000 | 6–9 | 308
Esgoto doméstico | 300–400 | 6–8 | 105

2. Processos de tratamento de água residual
A proporção do CODCr na água residual resultante da redução alcalina é bastante alta em relação ao volume total de água residual gerada. Do ponto de vista do design, é razoável realizar um tratamento prévio com adição de ácido e filtragem. No entanto, esse processo apresenta desvantagens, como a necessidade de grandes quantidades de ácido, operações complexas e custos elevados de manutenção. Devido à pequena quantidade de água, considera-se a possibilidade de misturá-la com os demais efluentes para tratamento conjunto. O uso combinado de métodos físico-químicos e bioquímicos é um processo típico para o tratamento de águas residuais provenientes da indústria têxtil [1]. A sedimentação por coagulação possui a capacidade de descolorir e remover sólidos em suspensão. Além disso, o agente coagulante utilizado também pode ajudar a regular o pH. O método bioquímico possui grande capacidade de remoção de materiais orgânicos solúveis. Neste projeto, como os principais poluentes presentes nas águas residuais são o ácido tereftálico e vários corantes dispersos, que são insolúveis em condições de pH entre 6 e 9, as águas residuais são primeiro submetidas a processo de coagulação e sedimentação. Isso permite a remoção eficaz dos poluentes orgânicos, da coloração, além de regular o valor do pH. Além disso, isso melhora as propriedades biológicas das águas residuais, criando condições favoráveis para o tratamento biológico subsequente. O método bioquímico utiliza o processo de fossa de oxidação, sendo adequado às características da água residual proveniente da indústria têxtil e às exigências relativas à alta qualidade da água tratada. ? O processo de tratamento de águas residuais está detalhado na Figura 1. 3 Estruturas principais de tratamento e parâmetros de projeto 3.1 Reservatório de acumulação 　　As dimensões do reservatório de acumulação são de 5,6 m × 2,5 m; o tempo de residência dos líquidos é de 20 minutos. Na parte inferior, existem duas bombas submersas FLYGT para a entrada de água. A bomba submersa possui um dispositivo de controle automático do nível de líquido, a fim de proteger a bomba e se adaptar às variações no fluxo de água de entrada. 3.2 Tanque de homogeneização O tamanho do tanque de homogeneização é de 14,7 m × 5,2 m; a profundidade útil da água é de 4,1 m. O tempo necessário para a homogeneização é de 2,5 h. Na superfície da água, existem dois agitadores flutuantes que ajudam a misturar a água. Como o dreno de oxidação possui grande resistência a cargas de impacto, o HRT da câmara de homogeneização é mais curto. 3.3 Tanque de neutralização O tamanho do tanque de neutralização é de 2,5 m × 2,1 m; a profundidade útil da água é de 2,5 m, e o tempo de reação é de 6 minutos. Sulfato de ferro polimerizado e uma pequena quantidade de ácido sulfúrico concentrado são adicionados no tanque de neutralização, a fim de regular o valor do pH e acelerar a reação de coagulação. A piscina de neutralização está equipada com um agitador mecânico, além de um sistema para adicionar coagulantes e um sistema de controle automático e manual do pH, com adição de ácido. Manter o pH entre 7 e 9. Existem também tanques para armazenamento de ácido e de coagulantes, ambos revestidos com placas de UPVC para proteção contra a corrosão. As capacidades volumétricas respectivas são de 2,5 m³ e 8 m³. 3.4 Tanque de coagulação e sedimentação O tanque de reação de coagulação utiliza um tipo de tanque com câmaras de reação em formato de espiral. Ele é composto por seis câmaras em formato quadrado, com furos nas partes superior e inferior, divididas em duas séries. O tempo total de reação é de 20 min. 　　Cada conjunto de tanques de reação é acompanhado por um tanque de sedimentação, do tipo de sedimentador horizontal com vários compartimentos. O tempo de residência dos líquidos no tanque é de 2,5 horas; a carga superficial é de 1,4 m³/(m²·h). As dimensões do tanque de sedimentação são de 14,7 m × 3,2 m. O lodo dos tanques de reação e dos tanques de sedimentação é encaminhado para locais de secagem para tratamento. 3.5 Dutos de oxidação integrados de primeiro e segundo nível O duto de oxidação integrado é a parte mais importante deste processo, sendo também sua principal característica. O sistema de fossa de oxidação integrada combina as funções de aeração, separação entre lama e água e retorno do lodo, sem a necessidade de construir uma etapa de decantação separada. Suas principais características são: ① Processo simples, refluxo automático do lodo, poucos equipamentos necessários ； ②Resistente a cargas de impacto, operação estável e confiável, manutenção simples ； ③O lodo pode ser estabilizado, e a quantidade de lodo residual é muito pequena ； ④Custos de infraestrutura e operação baixos ； ⑤O efeito de separação sólido-líquido é superior ao dos decantadores convencionais. No âmbito desta obra, o sistema de digestão oxidativa integrado utilizado é o sistema Carrousel da empresa americana EIMCO, juntamente com seu separador de sólidos e líquidos de tipo modular. Na parte inferior do separador, existem uma série de vigas em formato de triângulos isósceles dispostas de maneira uniforme, o que garante uma entrada uniforme da mistura e um retorno rápido do lodo sedimentado. Nos sistemas de oxidação integrada de primeiro e segundo nível, os valores de HRT são respectivamente de 15,5 h e 14,7 h. O valor de SRT é maior que 30 dias em ambos os casos. A carga de lodo orgânico é de 0,15 kgBOD/(kgMLSS·d) no primeiro sistema e de 0,05 kgBOD/(kgMLSS·d) no segundo sistema. A profundidade dos canais é de 3,6 m e 3,4 m, respectivamente. A largura dos canais é de 6,0 m em ambos os casos. O comprimento dos trechos retos dos canais é de 43 m, e o raio das curvas semicirculares nas extremidades é de 6,0 m. Para a parte do separador sólido-líquido, os tempos de residência HRT são de 1,9 h e 1,7 h, respectivamente. A carga superficial em ambos os casos é de 1,4 m³/(m²·h). As dimensões são as seguintes: comprimento de 15 m, largura de 6 m, e profundidade de 2,6 m e 2,4 m, respectivamente. Na saída do separador de sólidos e líquidos do primeiro tanque de oxidação integrado, são utilizados orifícios simples, localizados a 3 m de distância um do outro ao longo das bordas do tanque; esses orifícios têm dimensões de 300 mm × 200 mm, e o fluido resultante flui diretamente para o segundo tanque de oxidação integrado. Na saída do separador de sólidos e líquidos do segundo tanque de oxidação integrado, são utilizadas quatro bacias coletoras, também localizadas a 3 m de distância uma da outra; a vazão por cada bacia é de 0,8 L/(m·s). Os equipamentos de aeração são aeradores de superfície de baixa velocidade do tipo “guarda-chuva invertido”, produzidos pela empresa americana EIMCO. Um aerador é instalado em cada nível, localizado numa das extremidades do canal. A potência dos motores é de 73,5 kW, enquanto a capacidade de oxigenação é de 2,1 kgO2/(kW·h). 　　O lodo residual é removido do duto de oxidação; em cada nível desse duto, existe uma bomba submersa para extrair o lodo e enviá-lo ao local de secagem. Durante a operação real, como o duto de oxidação encontra-se na fase de aeração diferida, seu lodo já está quase estabilizado; a quantidade de lodo residual é muito pequena, sendo que o lodo é removido apenas uma vez a cada ano, mais ou menos. 3.6 Área de secagem 　 A área de secagem possui 10 células, que são utilizadas alternadamente. Cada célula tem dimensões de 10m×5m, e contém material filtrante feito de areia e pedras. O lodo secado é transportado para fora para ser descartado, enquanto a água de infiltração é devolvida ao tanque de coleta. 3.7 Sala de controle e laboratório 　　O tamanho da sala de controle é de 3,3 m × 3,3 m. O laboratório de análise das águas residuais é integrado ao laboratório utilizado para fins de produção. 4 Resultados da operação real A Tabela 2 apresenta alguns dos dados obtidos durante os testes de ajuste e na fase de conclusão das obras. A quantidade de água tratada é, em geral, de 2000 a 2500 m3/dia. Tabela 2: Qualidade da água de entrada e saída do sistema de tratamento de esgoto. Data da amostragem: CODcr (mg/L), Coloração (vezes), pH.
26 de agosto de 1997: 1389, 8094, 23012591, 71, 1,37,6.
27 de agosto de 1997: 2362, 9196, 13762094, 71, 2,57,3.
28 de agosto de 1997: 1203, 9791, 91,92861594, 81, 1,67,7.
17 de setembro de 1998: 2068, 6896, 74831596, 91, 2,57,5.
18 de setembro de 1998: 1939, 8495, 74031596, 31, 1,87,6.
19 de setembro de 1998: 2169, 7896, 43701296, 81, 2,07,3.
Como pode ser visto na Tabela 2, a concentração de CODCr na água de entrada varia bastante, mas a qualidade da água de saída permanece estável e dentro dos padrões exigidos. O processo de tratamento foi aprovado, em 17 de setembro de 1998, pelas autoridades locais responsáveis pela proteção ambiental, após testes de verificação. Todos os indicadores relacionados às águas residuais atenderam aos padrões estabelecidos na “Norma Geral para Emissões de Águas Residuais” (GB8978—88), ou seja, aos padrões de classe I. 5 Principais indicadores técnicos e econômicos Os principais indicadores técnicos e econômicos deste processo de tratamento, em comparação com os processos utilizados por fabricantes nacionais no tratamento de águas residuais, estão apresentados na Tabela 3. Tabela 3: Comparação dos principais indicadores técnicos e econômicos. Projetos de tratamento de águas residuais de fábricas têxteis em Jiaxing Tongxiang Qunhe e em Shantou Xinchang. Quantidade de água tratada (t/d): 3000, 2000, 800. Investimento no projeto (yuan/t): 432,6; 313,44; 440. Investimento relacionado ao consumo de água (yuan/t): 1442; 1567; 550000. Custo de eletricidade (yuan/t): 0,53; 0,62; 0,44. Custo de produtos químicos utilizados no tratamento (yuan/t): 0,51; 0,92; 0,9. Área necessária para o tratamento (m²/t): 0,85; 0,61. Padrões exigidos para a água tratada: GB8978-SS nível 1; GB8978-SS nível 1; GB8978-SS nível 2. Como pode ser visto na Tabela 3, o investimento por tonelada de água tratada, bem como os custos operacionais (eletricidade, produtos químicos), são baixos nesses projetos de tratamento. Transposto da página Yi Jing Shui Wang