BRPI0716617A2 - Processo para remoção de sulfato e metais pesados de água de despejo - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA REMOÇÃO DE SULFATO E METAIS PESADOS DE ÁGUA DE DESPEJO".
A presente invenção refere-se a um processo para processa- mento de águas de despejo contendo sulfato e metais pesados. Tais águas de despejo são produzidas em grandes quantidades, em particular, em mi- neração durante transporte, refino e extração de minérios metais. Conven- cionalmente, sulfato é precipitado de tais águas de despejo como sulfato de cálcio através de redução de pH e adição de um precipitante tal como leite de cal, e removido da água de despejo usando tanques de sedimentação ou estágios de filtros. Devido ao teor de metal pesado nas águas de despejo, as lamas de sulfato têm de ser tratadas como despejo especial e estocadas em aterros sanitários especiais em alto custo. A patente US 5 587 079 mostra um processo no qual os metais pesados são precipitados através de introdu- ção de sulfeto de hidrogênio e são separados. Alguma da água contendo sulfato é alimentada para um biorreator no qual sulfato é convertido a H2S usando bactérias de redução de sulfato, cujo H2S é usado para a precipita- ção de metais pesados. Excesso de sulfato é convertido em H2S no biorrea- tor, onde este é reagido para formar sulfetos de metais. Uma desvantagem deste processo é, especialmente, que a quantidade total de água de despejo tem de ser passada através de biorreator de modo a separar todo o sulfato ali contido. Isto requer não somente um biorreator muito grande tendo cor- respondentemente gasto de operação e serviço, mas em adição ainda eta- pas de processo e correspondentes aparelhagens para reação de sulfeto de hidrogênio gerado para formar sulfetos de metais. Ainda uma desvantagem é que no caso de grandes quantidades de sulfato, uma correspondentemen- te grande quantidade de sulfetos de metais é formada as quais estão em adição aos sulfetos de metais que são precipitados da água de despejo con- tendo metais pesados. Por isso, no total uma quantidade muito grande de sulfetos de metais é produzida que, na falta de possibilidades para reutiliza- ção conduz a consideráveis problemas de disposição e/ou aterro sanitário. Por exemplo, há o risco, por exemplo, de que no contato com água ácida, sulfeto de hidrogênio seja expelido dos sulfetos.
À luz disto, o objeto da presente invenção é propor um processo de processamento alternativo para água de despejo contendo sulfato e me- tais pesados, através de cujo processo, em particular as ditas desvantagens podem ser evitadas.
Este objetivo é obtido de acordo com a reivindicação 1, através de um processo no qual, em um primeiro estágio de tratamento, sulfeto de hidrogênio é feito passar através de água de despejo. Neste processo me- tais pesados presentes na água de despejo, tais como cobre, ferro ou man- ganês, são precipitados como sulfetos e removidos da água de despejo an- tes de, em um segundo estágio de tratamento, sulfato de cálcio ser precipi- tado da água de despejo através de adição de um precipitante. Este proce- dimento tem a vantagem de que a separação do sulfato da água de despejo pode proceder essencialmente somente em uma única etapa, se apropriado com conexão a jusante de filtração para separação de água residual. Em contraste, separação de sulfato no processo conhecido requer pelo menos duas etapas, por exemplo, passagem de virtualmente toda a quantidade de água de despejo através de biorreator e subseqüente reação para formar sulfetos de metais, que obviamente requer o suo de correspondentes sais, que é um gasto adicional sobre produtos químicos. Em contraste a sulfetos de metais, sulfato de cálcio precipitado (gypsum) pode ser utilizado na indús- tria de construção como aditivo para produção de tijolos ou como ligante. É ainda vantajoso que no processo proposto somente um biorreator relativa- mente pequeno seja requerido uma vez que ele serve exclusivamente para geração de quantidade de sulfeto de hidrogênio requerida para precipitação dos metais pesados presentes na água de despejo.
A respectiva quantidade de sulfeto de hidrogênio requerida pode ser controlada em uma maneira simples através da quantidade de sulfato de cálcio alimentada para o terceiro estágio de tratamento, por exemplo, em uma maneira tal de modo que frações estequiométricas de íons sulfeto e de metais pesados estejam presentes. De modo a, por exemplo, no caso de teores flutuantes de metais pesados, reduzir o gasto em análises, um exces- so de sulfeto de hidrogênio, em particular 20% em mol, pode ser empregado, comparado com a quantidade estequiométrica. No caso de menores teores de metal pesado, sulfeto de hidrogênio não-utilizado pode, por exemplo, ser temporariamente estocado, de modo a ser reutilizado quando requerido.
O precipitante usado é preferivelmente aluminato de cálcio. O
uso de aluminato de sódio também é concebível.
A presente invenção será agora descrita em mais detalhes com referência ao desenho acompanhante que mostra um fluxograma de um pro- cesso de acordo com a invenção. Para o processo de tratamento de água de despejo em questão,
essencialmente no total três estágios de tratamento são requeridos os quais são caracterizados por I-Ill no desenho. Uma água de despejo a ser purifica- da é primeiro alimentada para o estágio de tratamento I. Este compreende um reator 1 para tratamento de água de despejo com sulfeto de hidrogênio. O reator 1 é carregado com água de despejo via uma linha 2. Via uma linha 3, sulfeto de hidrogênio é alimentado para o reator 1 em uma posição estan- do em sua região inferior. De modo a distribuir o sulfeto de hidrogênio tão finamente quanto possível na água de despejo, uma aparelhagem de circu- lação está presente. Esta compreende uma linha de circulação 5 que ramifi- ca na região de tampa do reator e abre no reator 1 em uma posição inferior, em cuja linha de circulação uma bomba 6 é disposta. Esta circula a água de despejo em alta velocidade, onde forte turbulência ocorre dentro de reator 1, cuja turbulência promove mistura dos reagentes. Sulfetos de metais pesados formados através de introdução de sulfeto de hidrogênio são conduzidos para cima pelo fluxo da água de despejo e passam via uma saída 7 disposta na região adjacente à tampa em uma unidade de filtro 8 que está disposta a jusante do reator 1. Aqui, os sulfetos de metais alcalinos são filtrados da á- gua de despejo. Na região de fundo da unidade de filtro 8, lama primária contendo sulfeto de metal pesado é tomada via uma linha 9 e submetida a uma filtração, por exemplo, usando uma prensa de filtro de placa 10. O filtra- do e/ou água de despejo purificada de sulfetos de metal pesado é retirada da unidade de filtro 8 via uma linha 12 e alimentada para o estágio de trata- mento II.
O estágio de tratamento Il compreende um recipiente de deposi- ção 13 tendo um fundo em forma de funil ou cunha 14. Em uma posição pró- xima da parte superior 15 do recipiente de deposição 13, a linha 12 vindo da unidade de filtro 8 abre-se no recipiente de deposição 13. A partir de um re- cipiente de estocagem 16, aluminato de cálcio como precipitante é introduzi- do no recipiente de deposição 13. Para acelerar o processo de precipitação, uma aparelhagem agitadora 17 está presente no recipiente de deposição 13, cuja aparelhagem agitadora é dirigida por um motor 18. O sulfato de cálcio precipitado, quando a aparelhagem agitadora 17 é ainda ligada, coleta na parte inferior 14 do recipiente de deposição 13 e é retirado como lama se- cundária via uma linha 19 enquanto água de despejo essencialmente livre de sulfato é retirada via linha 20 que é disposta próxima da parte superior 15. Uma parte da lama secundária é alimentada para o estágio de tratamento Ill via uma linha 22 que ramifica-se a partir de linha 19.
O estágio de tratamento Ill é realizado essencialmente por um biorreator 23 no qual sulfato é convertido em sulfeto de hidrogênio em uma maneira conhecida per se usando bactérias de redução de sulfato. De modo que esta conversão possa ocorrer, condições anóxicas são mantidas no bi- orreator 23. Reação do sulfato para formar sulfeto de hidrogênio requer um doador de elétrons ou uma fonte de carbono. Esta é alimentada para o bior- reator 23 na forma de água de despejo organicamente poluída 24 via um recipiente de estocagem 25 e uma linha 26. Sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono formam como produtos de reação dos processos metabólicos microbiológicos. O reator 1 de estágio de tratamento 1 é carregado com esta mistura de gás via a linha 3. Por meio das reações no biorreator 23, sólidos especialmente de natureza orgânica são formados que, via uma linha 27 que se abre em uma região próxima do fundo do biorreator 23, são alimentados para uma unidade de filtro, por exemplo, da mesma maneira uma placa de filtro 10. O filtrado pode se apropriado ser recirculado para o biorreator 23.
Claims (4)
1. Processo de remoção de sulfato e metais pesados de água de despejo tendo as seguintes etapas: a) em um primeiro estágio de tratamento (I), sulfeto de hidro- gênio é passado através de água de despejo, onde metais pesados presentes na água de despejo são precipitados como sulfetos e removidos da água de despejo, b) em um segundo estágio de tratamento (II), sulfato de cálcio é precipitado da água de despejo por adição de um precipi- tante, c) o sulfato de cálcio é removido do segundo estágio de tra- tamento (II) e uma sua parte é direcionada para um terceiro estágio (III) no qual sulfato é convertido a sulfeto de hidro- gênio com o auxílio de bactérias de redução de sulfato, d) sulfeto de hidrogênio que é formado no terceiro estágio de tratamento (III) é direcionada para o primeiro estágio de tratamento (I).
2. Processo como reivindicado na reivindicação 1, em que o pre- cipitante usado é aluminato de cálcio.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que sulfa- to de cálcio é alimentado para o terceiro estágio de tratamento (III) até pelo menos uma quantidade de sulfeto de hidrogênio requerida para a reação estequiométrica dos metais pesados contidos na água de despejo ser for- mada.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, em que um exces- so de sulfeto de hidrogênio de 20% em mol é empregado.
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