Determinação e tratamento de poluentes emergentes na água reutilizada após desinfeção UV

Abstract

Esta dissertação foi realizada durante o estágio curricular na empresa Águas do Norte S.A., no âmbito do último ano do Mestrado em Engenharia Química e Biológica e teve como principal objetivo a determinação e tratamento de poluentes emergentes na água reutilizada após desinfeção UV. O estudo teve por base a seleção de poluentes emergentes a estudar, segundo uma pesquisa bibliográfica inicial. Foram concentrados e quantificados os poluentes, e por fim foram realizados ensaios de adsorção com 5 materiais diferentes, com a finalidade de escolher o mais eficiente. Desta forma, foram selecionados os poluentes fluoxetina, carbamazepina e atrazina. Os poluentes foram quantificados em concentrações de 1963 ng/L, 1626 ng/L e 10261 ng/L respetivamente. Estas concentrações eram expectáveis devido a um pós-pandemia que se verificou mais depressivo, devido à agricultura praticada na área envolvente da ETAR, e também devido às amostras analisadas terem sido recolhidas em época alta, onde por falta de pluviosidade os poluentes se encontram mais concentrados. Efetuaram-se ensaios de adsorção, com 5 materiais adsorventes de baixo custo, a casca de pinheiro, a casca de noz, a vermiculite, a sepiolite e o zeólito, em ensaios de adsorção em matriz de água desionizada e em matriz de efluente de ETAR (com adição de compostos). Concluiu-se com estes ensaios que o material para a qual a eficiência de remoção dos poluentes foi mais elevada foi a casca de pinheiro. Foi ainda realizado um ensaio de adsorção com o efluente de ETAR sem adição de nenhum composto, utilizando como adsorvente a casca de pinheiro. Concluiu-se que a remoção de poluentes não foi eficaz, devido ao efluente da ETAR possuir uma matriz bastante complexa, devido à competição entre moléculas pelos sítios ativos de adsorção, para além das concentrações dos poluentes em estudo serem muito baixas, o que não favorece o processo de adsorção. Futuramente, recomenda-se uma análise destes compostos durante um período de tempo mais longo, bem como, estudos de adsorção com diferentes concentrações de poluentes, massas de adsorventes e tempo de adsorção.

This dissertation was carried out during the curricular internship at the company Águas do Norte SA, within the last year of the Master’s in Chemical and Biological Engineering. The main objective was the quantification of emerging pollutants in reused water after the process of UV disinfection and their removal using low-cost adsorbents. The study was based on the selection of emerging pollutants to be studied, according to initial literature research. Therefore, the pollutants fluoxetine, carbamazepine, and atrazine were chosen. Concentration values of 1963 ng/L, 1626 ng/L, and 10261 ng/L were detected on WWTP effluent samples (fluoxetine, carbamazepine and atrazine, respectively). These concentrations were expected due to the pandemic period that affected the mental health of the population, to the agriculture practiced in the surroundings of the WWTP and also because the samples were collected in high season, which causes higher concentration of pollutants due to lack of rainfall. Adsorption tests were conducted with 5 low-cost adsorbent materials, pine bark, walnut shell, vermiculite, sepiolite, and zeolite. These experiments were performed with deionized water matrix and WWTP effluent matrix (with spiked concentration of pollutants). It was concluded from experiments that the adsorbent with the best removal efficiency was pine bark. An adsorption test was also carried out with the WWTP effluent without the addition of any pollutants, using pine bark as adsorbent. It was concluded that the removal of pollutants was not effective, due to the high complexity of the matrix, to the competition for the active adsorption sites, and also due to the very low concentration of pollutants, which does not favor the adsorption process. In the future, an analysis of these compounds over a longer period is recommended, as well as adsorption studies with different concentrations of pollutants, adsorbent doses, and experimental duration.