Removal of contaminants of emerging concern and disinfection in secondary municipal wastewater by circumneutral solar photo-Fenton in open reactors

Abstract

Os contaminantes de preocupação emergente (CECs) - agrotóxicos, hormônios, fármacos - são continuamente introduzidos no ambiente e, devido à insuficiente remoção destes por processos convencionais de tratamento de efluentes, são encontrados em baixas concentrações, podendo impactar o ambiente e a saúde humana. Tecnologias são necessárias para a remoção de CECs, especialmente nas Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs), uma das principais fontes de entrada desses contaminantes no ambiente. Os Processos Oxidativos Avançados (POA) são indicados para o tratamento de matrizes contaminadas por compostos recalcitrantes a partir da geração de radical hidroxila e outras espécies reativas. Nesse contexto, considerando o elevado potencial de POA para o tratamento avançado de águas residuais usando o fotorreator de baixo custo RPR (Raceway Pond Reactor) e aproveitando a luz solar como fonte alternativa de energia e abundante no Brasil, este trabalho propõe a aplicação do foto-Fenton modificado a pH neutro com o agente complexante Fe³+-EDDS (1:2) no RPR para a remoção de CECs e desinfecção. Este trabalho apresentou inicialmente uma revisão de literatura sobre a simultânea remoção de CECs e desinfecção utilizando uma metodologia de análise bibliométrica e sistêmica, que permitiu a identificação de pontos fortes, obstáculos e oportunidades de trabalho no assunto. Resultados demonstraram que a maioria dos artigos publicados segregam resultados de remoção de CECs e desinfecção, enquanto os efluentes secundários mais investigados provem de sistema LAC (lodos ativados convencional). No Brasil, por exemplo, diferentes processos biológicos são usados no tratamento secundário, incluindo lagoas facultativas, reatores anaeróbios e filtros biológicos. Em seguida, uma superfície de alumínio aplicada no fundo do reator foi investigada. Efluente secundário real de LAC e água natural foram fortificados com uma mistura de seis CECs (acetaminofeno, cafeína, carbamazepina, diclofenaco, sulfametozaxol e trimetoprima) em diferentes concentrações iniciais (20 e 100 µg L-¹), assim como um total de 60 contaminantes foi determinada no efluente secundário (25 ± 5 µg L-¹). A superfície de alumínio melhorou a eficiência da reação, atingindo eficiências semelhantes com menor dose (0,054 mM e 0,1 mM de Fe³+) de catalisador a uma maior altura do líquido (15 cm), sendo a cafeína a mais resistente em todos os tratamentos avaliados. Contudo, a avaliação de diferentes matrizes mostrou a influência da matéria orgânica natural e turbidez como principais fatores na eficiência e no tempo de reação, mais do que os constituintes inorgânicos da matriz. Finalmente, um efluente de um sistema RAFA+FBP (Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente + Filtro Biológico Percolador) foi tratado em condições similares (0,1 mm-Fe, 1,47 mM H2O2, 10 cm) e apresentou uma elevada remoção de CECs (86 %) e de desinfecção (2,47±0,78 log de remoção de coliformes totais e 2,53 log de remoção de E. coli).