Avaliação da estabilidade de arsênio em lodo de tratamento convencional de água para consumo humano

Abstract

O objetivo desse trabalho foi avaliar a estabilidade do arsênio em lodos gerados a partir do tratamento convencional de águas com baixa turbidez (4,1-18 uT) e alta turbidez (90-210 uT), utilizando dois coagulantes - sulfato de alumínio e cloreto férrico, além da mistura destes em proporção molar 1:1 de ferro e alumínio. Ensaios de jarros foram conduzidos em pH 7, concentração inicial de arsênio de 100 μg.L -1 (1,33 x 10 -6 mol.L -1 ) e com as seguintes doses de coagulantes. Águas de baixa turbidez: (i) cloreto férrico - 5 mg.L -1 (3,08 x 10 -5 mol.L -1 ); (ii) sulfato de alumínio - 30 mg.L -1 (8,77 x 10 -5 mol.L -1 ); (iii) mistura dos coagulantes - 10 mg.L -1 (2,92 x 10 -5 mol.L -1 de sulfato de alumínio e 6,15 x 10 -5 mol.L -1 de cloreto férrico); águas de alta turbidez: (iv) cloreto férrico - 10 mg.L -1 (6,15 x 10 -5 mol.L -1 ); (v) sulfato de alumínio - 25 mg.L -1 (7,31 x 10 -5 mol.L -1 ); (vi) mistura dos coagulantes - 5 mg.L -1 (1,46 x 10 -5 mol.L -1 de sulfato de alumínio e 3,07 x 10 -5 mol.L -1 de cloreto férrico). O tratamento com sulfato de alumínio foi o único capaz de manter o arsênio totalmente adsorvido ao lodo durante os cinco meses de monitoramento e, neste caso, as concentrações de ferro e alumínio no líquido sobrenadante sempre estiveram abaixo dos valores máximos permitidos no padrão de potabilidade brasileiro. O uso de cloreto férrico para o tratamento de água de elevada turbidez propiciou ressolubilização intensa do arsênio (≈ 97 μg.L -1 ); além disso, no caso do tratamento de águas de baixa turbidez foi o único coagulante que levou à ressolubilização de arsênio, ainda que em baixas concentrações (≤ 6 μg.L -1 ). O tratamento de água de turbidez elevada com a mistura dos coagulantes resultou em ressolubilização de arsênio inferior à com o uso de cloreto férrico, sugerindo que o alumínio pode aumentar a estabilidade do arsênio no lodo. Os registros das fases mineralógicas presentes nos lodos forneceram indícios que não houve cristalização do precipitado amorfo. Os lodos foram classificados como resíduo não perigoso de acordo com a NBR 10.005 (ABNT, 2004b).

This work aimed at evaluating the stability of arsenic in sludge from conventional treatment of waters with low (4.1-18 NTU) and high turbidity (90-210 NTU), using two coagulants - aluminum sulphate and ferric chloride, as well as a combination of them at a 1:1 iron /aluminum molar ratio. Jar tests were conducted at pH 7, initial arsenic concentration of 100 μg.L -1 (1.33 x 10 -6 mol.L -1 ) and the following coagulant doses. Low turbidity water: (i) ferric chloride - 5 mg.L -1 (3.08 x 10 -5 mol.L -1 ); (ii) aluminum sulphate - 30 mg.L -1 (8.77 x 10 -5 mol.L -1 ); (iii) 1:1 mixture of coagulants - 10 mg.L -1 (2.92 x 10 -5 mol.L -1 of alumimum sulphate and 6.15 x 10 -5 mol.L -1 of ferric chloride); high turbidity water: (iv) ferric chloride - 10 mg.L -1 (6.15 x 10 -5 mol.L -1 ); (v) aluminum sulphate - 25 mg.L -1 (7.31 x 10 -5 mol.L -1 ); (vi) 1:1 mixture of coagulants 5 mg.L -1 (1.46 x 10 -5 mol.L -1 of alumimum sulphate and 3.07 x 10 -5 mol.L -1 of ferric chloride). Treatment with aluminum sulfate was the only one capable of keeping arsenic fully adsorbed to the sludge during the five-month monitoring, and iron and aluminum concentrations in the supernatant were kept below the respective thresholds established in the Brazilian drinking-water standard. The use of ferric chloride for treating high turbidity waters led to intense arsenic resolubilization (≈ 97 μg.L -1 ); moreover, in the case of low turbidity water treatment, it was the only coagulant that led to arsenic resolubilization, at low concentrations (≤ 6 μg.L-1).Treating high turbidity waters with the coagulant’s mixture resulted in lesser arsenic resolubilization than that with the use of ferric chloride only, suggesting that aluminum may increase the stability of arsenic in the sludge. The characterization of the mineralogical phases present in the sludge suggested that there was no crystallization of the precipitated amorphous hydroxides. The sludge samples were classified as nonhazardous residues according to the Brazilian Technical Standard NBR 10.005.