Um processo não biológico para remoção de selênio de água residual industrial

Um processo não biológico para remoção de selênio de água residual industrial

Um dos principais contaminantes e, até agora, um dos mais caros de remover dos fluxos de água residual das usinas de energia é o selênio. Atualmente, existe muita preocupação com a toxicidade do selênio em outros fluxos de água, incluindo águas residuais de rejeitos de mineração, refinaria de petróleo fluxos de descarga e até mesmo águas subterrâneas utilizadas para reposição em plantas.

O selênio é um elemento menor que tem propriedades bioquímicas semelhantes às do enxofre e é amplamente distribuído em rochas, solos e organismos vivos. Ele pode ocorrer em quatro estados de oxidação diferentes: seleneto (–2), selênio elementar (0), selenita (+4) e selenato (+6). O selênio elementar (Se0) existe na forma cristalina e é normalmente incorporado a partículas do solo. Nos fluxos de água residual mencionados acima, o selênio existe frequentemente como ânions SeO32- (selenita) e SeO42- (selenato). Embora quantidades residuais de selênio sejam um nutriente humano essencial, nas concentrações em que ele frequentemente ocorre em águas residuais, o selênio pode ser tóxico. Ele prontamente se acumula biologicamente na cadeia alimentar em níveis que podem causar efeitos adversos à vida aquática e selvagem, incluindo peixes e pássaros que se alimentam de peixes e invertebrados. (Risher, et al., 2001) 

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (United States Environmental Protection Agency, USEPA) propôs regulamentos (40 CFR Part 423) sobre as concentrações de selênio em alguns fluxos de descarga de água residual em novembro 2019 (o período de revisão se encerrou em janeiro 2020). Por exemplo, abaixo estão listados os limites de descarga de selênio primário em fluxos de água residual de dessulfuração de gás combustível (flue gas desulfurization, FGD) em usinas de energia a carvão nesses mais recentes regulamentos propostos.

Tabela 1 – Limites de selênio primário na descarga de água residual de FGD

Média de longo prazo (µg/L) Limite máximo diário (µg/L) Limite médio mensal (µg/L)
16,6 76 31

A melhor tecnologia disponível (best available technology, BAT) da EPA até o momento para remoção de selênio é o tratamento biológico com adsorção dos compostos de selênio oxidados em um substrato orgânico e a subsequente digestão dos óxidos de selênio por micro-organismos que convertem os compostos em selênio elementar retido pelos micróbios. Esses sistemas são muito grandes e caros, tão caros que, às vezes, as usinas optaram por fechar em vez de instalar e operar esses equipamentos. 

Atualmente, existe uma alternativa físico-química de patente pendente à remoção biológica do selênio, que utiliza uma formulação personalizada em equipamentos de processo existentes para uma série de reações químicas com selênio. Testes de laboratório e resultados de campo mostraram que não é apenas o selênio que é removido com eficácia nesse processo, mas também metais e óxidos metálicos adicionais. Esses metais incluem arsênio, mercúrio e molibdênio. O efluente do processo químico-físico contendo precipitados é tratado com um floculante especializado em um clarificador. Os sólidos se separam e são periodicamente expelidos para o tanque de retenção de lodo, com a conversão final do lodo em um composto sólido por meio de equipamentos de desidratação.  Dados de testes do procedimento de lixiviação com características de toxicidade (Toxicity Characteristic Leaching Procedure, TCLP) demonstraram que esse composto sólido (sujeito a tratamento para qualquer outro componente perigoso) é mais estável e pode ser descartado como resíduo não perigoso. 

As seguintes tabelas descrevem os resultados de testes de pequena escala de duas amostras em instalações de mineração e refinaria.

Tabela 2 – Teste de remoção de selênio em água de mina

Componente Concentração
Selênio (µg/l como Se) 30,16
Selênio tratado (µg/l como Se) 2,9

Tabela 3 – Teste de remoção de selênio de águas residuais de refinaria

Amostra Concentração
Selênio não tratado de água residual do refino de petróleo (µg/l como Se) 24,4
Selênio tratado de água residual do refino de petróleo (µg/l como Se) <2,5

A remoção físico-química de selênio usando equipamento de tratamento de água tradicional pode gerar economia de milhões para a empresa em comparação com os custos da melhor tecnologia disponível e pode ser um fator decisivo na continuidade ou paralisação da operação. 

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Referência

  1. Risher, John, McDonald, A. Rosa, Citra, Mario J., Amata, Richard J., Syracuse Research Corporation, Toxicological Profile for Selenium, relatório preparado pelo U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, retirado de https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp92.pdf.