Genel Değerlendirme

Segundo Athayde (2000), a principal forma de remoção de fósforo em lagoas de estabilização é a precipitação de ortofosfato com íons de cálcio formando hidroxiapatita em condições de altos valores de pH. Quantidades apreciáveis de ortofosfato solúvel também são removidas através da assimilação pela biomassa de algas existente em lagoas de estabilização.

Mas o que ocorre na maioria dos casos é que as lagoas de estabilização implantadas são compostas por uma lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa, onde o pH não é suficientemente elevado para que ocorra a precipitação do fósforo e a quantidade de ortofosfato solúvel assimilada na biomassa das algas acaba saindo juntamente com o efluente. Portanto, não é possível obter uma boa remoção de fósforo através destes sistemas de lagoas de estabilização.

Faz-se necessário o uso de outras tecnologias para a remoção do fósforo. Segundo Metcalf & Eddy (2003), a remoção de fósforo dos esgotos sanitários envolve a

incorporação do fosfato por microrganismos ou através da adição de sais metálicos que reagem com o fosfato formando um precipitado podendo assim ser removido juntamente com o lodo biológico ou químico.

O fósforo pode ser incorporado pela biomassa (ex: microrganismos) presente nos efluentes, a chamada remoção biológica de fósforo através da seleção de organismos acumuladores de polifosfato. Ou por precipitação química, através da adição de sais metálicos.

Em geral são dois os mecanismos de remoção de fósforo por sais de Ferro e Alumínio (JIANG E GRAHAM, 1998):

• Formação de precipitado complexo: Me(OH)3-x (PO4)x, na qual Me é um metal

e nestes casos pode ser o Alumínio ou o Ferro;

• Adsorção de íons PO4 por espécies hidrolisadas de Alumínio ou de Ferro.

O Sulfato de Alumínio, quando adicionado no efluente como coagulante de sólidos em suspensão e partículas coloidais, pode remover uma quantidade significativa de fósforo do esgoto. A química da remoção de fósforo pelo alumínio não é completamente conhecida, uma vez que os polifosfatos e o fósforo orgânico são provavelmente removidos por reações complexas e pela incorporação dos mesmos nos flocos. A fim de simplificar, assume-se que o fósforo remanescente após o inicio da coagulação está na forma de ortofosfato, e a remoção é representada pela equação simplificada (EPA apud REYNOLDS E RICHARDS, 1996):

Al+3 + HnPO43 - n AlPO4 + nH+

Considera-se que o precipitado formado faz parte do floco. A remoção é dependente do pH, e o ponto ótimo de remoção está entre pH 5,5 e 6,5 para o Fostato de Alumínio.

Ainda segundo Reynolds e Richards (1996), os sais de ferro, quando utilizado como coagulante de material coloidal e de sólidos em suspensão, também removem uma quantidade significativa de fósforo do efluente doméstico. O polifosfato e o fosfato orgânico são removidos pelos sais de ferro de maneira similar à remoção com sais de alumínio. Os íons ferrosos reagem com o ortofosfato produzindo um precipitado, fosfato férrico (FePO4), que será removido juntamente com os flocos. A remoção de

fósforo utilizando sais de ferro também depende do pH, sendo a faixa ótima entre pH 4,5 e 8,0. A precipitação do fosfato pelo ferro pode ser representada pela equação simplificada:

Fe+3 + Hn PO43 - n FePO4 + nH+

Estas reações simplificadas não são capazes de explicar realmente o que ocorre durante a precipitação química do fósforo. Segundo Jiang e Graham (1998), para uma remoção de fósforo eficiente, a razão molar Al / P deve estar em torno de 1/1 a 1,4/1. Para os sais de Fe se tem estabelecido razões semelhantes. No entanto, no tratamento de esgoto as reações entre Al ou Fe e os íons PO4-são mais complexas do

que as indicadas no modelo aplicado às águas. Quando um sal de Fe ou Al é adicionado no tratamento de esgoto, pode ocorrer competição entre as reações químicas envolvendo:

• Sais de Al ou Fe formando uma cadeia de espécies hidrolisadas incluindo algumas espécies poliméricas e hidróxidos metálicos;

• A formação de espécies hidrolisadas complexas ou adsorção do íon fosfato;

• A formação de espécies de coagulantes capazes de desestabilizar outros contaminantes presentes no esgoto. Sendo assim, esta competição entre reações aumenta o consumo de Al ou Fe para que se possa obter uma remoção eficiente de fósforo.

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 pH Log (A l o u Fe ) Fe Total (Hidróxido) Al Total (Hidroxido)

Em estudos realizados por Galarneau e Gehr apud Jing e Graham (1998), concluiu-se que o Hidróxido de Alumínio (Al(OH3)) tem grande influência na remoção de

ortofosfato (PO4). O mecanismo de adsorção foi indicado como responsável pelas

reações que envolvem a adsorção do PO4 pelo Al(OH3) independente da forma como

o metal foi fornecido. Isso ocorre porque o precipitado formado pelo Fosfato de Alumínio ou o Fosfato Férrico é muito pequeno (cristalino) em relação ao precipitado formado pelos hidróxidos metálicos (amorfo). Desta forma, a reação que predomina é a de formação de hidróxidos e os fosfatos metálicos são arrastados juntamente com os flocos sendo assim removidos do meio líquido. A Figura 3.6 e 3.7 mostra a solubilidade dos hidróxidos e fosfatos metálicos em meio líquido.

Figura 3.6: Solubilidade do Hidróxido de Ferro e de Alumínio em meio

Figura 3.7: Diagrama de solubilidade do Fosfato de Fe, Al e Ca em meio aquoso.

Fonte: Jenkins & Hermanowicz, 1991.

Através dos gráficos é possível visualizar a influência do pH na precipitação química. Segundo Ferreira Filho (2005), na precipitação química do fósforo a solubilidade depende do pH e também da relação Al / P ou Fe / P. Diferentemente, da solubilidade dos Hidróxidos Metálicos que só depende do pH.