2.4 Colheita de Amostras e Ensaios Laboratoriais com Tratamentos
Passivos
Esta actividade compreendeu a colheita de amostras de águas de mina
representativas, quer em termos quantitativos, quer qualitativos, seguida da realização
de ensaios laboratoriais em que foram testados diferentes materiais e tempos de
retenção que permitam a remoção de metais pesados e radionuclídeos dessas águas.
Entre os materiais testados destacam-se: brita calcária de diferentes granulometrias,
argilas expandidas do tipo FILTRALITE e barite (sulfato de bário).
2.4.1 Ensaio 1
O objectivo deste primeiro ensaio foi testar a eficácia da barite (sulfato de bário) na
remoção do 226Ra existente na água de mina do Poço 4 da Urgeiriça.
Foi obtido 1 Kg de barite, a 90%, com a referência comercial Carban N11 e diâmetro
0-25 mm (Figura 2), que foi colocada numa coluna com 9,5 cm de diâmetro, conforme
indicado no esquema da Figura 1.
Água de mina
Barite (0-25 mm)
8,5 cm
Areia Calcária
6 cm
Filtro geotêxtil
Figura 10. Diagrama da coluna utilizada para
testar a barite.
Figura 11. Fotografia da amostra de barite
utilizada nos testes.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
15
Foram testados três tempos de retenção/contacto na coluna: 1 hora, 3 horas e 6
horas. Os resultados obtidos foram os seguintes:
Tabela 1. Resultados de 226Ra do 1º ensaio laboratorial.
Amostra
Água Mina Poço 4
Tempo de retenção 1 h
Tempo de retenção 3 h
Tempo de retenção 6 h
226
Ra (Bq/l)
2,5
< 0,02
< 0,02
< 0,02
Com o tempo de retenção mínimo conseguiu-se precipitar o rádio existente na água de
mina para valores inferiores ao limite de detecção do método analítico. Concluiu-se
que uma espessura de cerca de 10 cm seria suficiente para a remoção deste
radionuclídeo da água de mina.
Relativamente à permeabilidade da barite, obtiveram-se os seguintes resultados:
•
Diâmetro da coluna – 9,5 cm
•
Altura de barite na coluna – 8,5 cm
•
Volume passado – 5 litros
•
Tempo – 26 minutos
2.4.2 Ensaio 2
Tendo em conta os bons resultados obtidos, foi realizado um segundo ensaio, também
em condições laboratoriais, em que se testaram duas colunas: a coluna utilizada no
ensaio anterior (Figura 1) e uma outra coluna com brita calcária com 30 cm de
espessura, seguida de arejamento, conforme as fotografias seguintes. Os tempos de
retenção em cada coluna são de uma hora (1h).
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
16
Figura 12. Coluna utilizada nos ensaios laboratoriais com barite.
Figura 13. Passagem da água de mina através da brita calcária.
Foram colhidas 2 amostras: uma após a passagem da 1ª coluna e outra após a
passagem pela brita calcária e do arejamento para análise de Utotal,
Ra, SO42-, Mn2+,
226
Cl-, Ca2+, Na+, Br-, F-, HPO42-, NO32-, NO2-, Fe, K, Ba, Al, As, B, Be, Cd, Pb, Co, Cu, Cr,
Sr, P, Y, Mg, Ni, V e Zn.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
17
Figura 14. Amostras do segundo ensaio.
Os resultados obtidos neste segundo ensaio, em cada uma das colunas testadas, para
os radionuclídeos foram apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Resultados dos parâmetros radiológicos no 2º ensaio.
Amostra
226
Ra (Bq/l)
Urânio Total
(μg/l)
Água Mina Poço 4
3,2
66
1ª coluna (barite)
< 0,02
38
2ª coluna (calcário)
< 0,02
53
Sendo que o apenas o calcário também obteve alguma redução, quer no rádio, quer
no urânio. Verificou-se, ainda, que na primeira coluna a remoção de urânio é superior.
Relativamente aos parâmetros químicos, apresentam-se na Tabela 3, os resultados
dos parâmetros analisados na água de mina e após a passagem pelas duas colunas,
conforme descrito anteriormente. Ao contrário do que se estava à espera, não se
observou um aumento das concentrações de sulfatos e de bário após a passagem na
coluna de barite, mas sim um decréscimo nessas concentrações, a par das de cálcio,
pelo que se presume que o Ca2+, o Ba2+ e o Ra2+ coprecipitem com os sulfatos.
As concentrações de alumínio, cálcio, ferro, manganês, sódio e zinco sofrem reduções
com significado após o contacto de 1h com a barite.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
18
No caso da coluna de calcário seguida de arejamento, observa-se um aumento da
concentração em sulfatos, alumínio, arsénio e ferro. No caso do manganês e do cálcio
verificam-se decréscimos nas concentrações finais, apesar de não serem tão
expressivos como os registados na coluna de barite. Observa-se, ainda, uma ligeira
diminuição da concentração de manganês e magnésio.
Tabela 3. Resultados dos parâmetros químicos analisados após o 2º ensaio.
Coluna
POÇO 4
Coluna barite e
Parâmetros
Unidades
calcário e
(Água de mina)
calcário
arejamento
Cloretos
mg/L
65
65
62
Sulfatos
mg/L
230
21
240
Alumínio
mg/L
0,12
<0,1
0,86
Arsénio
mg/L
<0,05
<0,05
0,07
Boro
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Bário
mg/L
0,05
0,08
<0,05
Berílio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cálcio
mg/L
130
1,5
3,9
Cádmio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Chumbo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cobalto
mg/L
<0,05
<0,05
0,38
Cobre
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Crómio Total
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Ferro
mg/L
2,1
0,20
21
Magnésio
mg/L
25
21
24
Manganês
mg/L
6,2
2,9
6,0
Níquel
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Potássio
mg/L
8,4
7,8
8,4
Estrôncio Total
mg/L
0,28
0,24
0,20
Ítrio
mg/L
<0,1
<0,1
<0,1
Sódio
mg/L
17
4,2
5,1
Vanádio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Zinco
mg/L
0,16
0,05
0,05
Fósforo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
19
2.4.3 Ensaio 3
Neste ensaio laboratorial foram testadas as argilas expandidas Leca 0/3 da fábrica de
Avelar da Saint-Gobain Weber Portugal em 4 águas de mina:
A – Poço 4
B – Água de mina não radioactiva - Jales
C – Quinta do Bispo
D – Freixiosa
Para cada uma destas águas foi colhida uma amostra inicial (A0, B0, C0 e D0) para
envio aos laboratórios. Aquando da colheita das amostras, foram medidos e registados
os parâmetros pH, condutividade, temperatura e Eh. Nas amostras das águas A, C e D
foram analisados os parâmetros: Utotal,
Ra, SO42-, Mn2+, Cl-, Ca2+, Na+, Br-, F-,
226
HPO42-, NO32-, NO2-, Fe, K, Ba, Al, As, B, Be, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Sr, P, Y, Mg, Ni, V e
Zn. Na amostra B apenas foram analisados os parâmetros SO42-, Mn2+, Cl-, Ca2+, Na+,
Br-, F-, HPO42-, NO32-, NO2-, Fe, K, Ba, Al, As, B, Be, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Sr, P, Y, Mg,
Ni, V e Zn.
Foram preparadas 4 colunas, uma para cada água e identificadas com a respectiva
letra, colocando 15 cm de argila expandida. Foram utilizados 5 litros de água de mina
em cada coluna.
Figura 15. Vistas das colunas utilizadas no Ensaio 3.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
20
Nestas 4 colunas foram realizados ensaios com tempos de retenção de 1h e 3h
através de sucessivas passagens da mesma água pela coluna. No final desses
tempos de contacto, foram obtidas 8 amostras, uma por cada coluna e tempo de
retenção (A1, A3, B1, B3, C1, C3, D1, D3), medidos e registados os parâmetros pH,
condutividade, temperatura e Eh e enviadas para análise dos parâmetros referidos
anteriormente.
Os resultados apresentam-se nas Tabelas 4 a 7.
Nas quatro colunas e para os dois tempos de retenção/contacto ensaiados, observamse aumentos muito expressivos do pH, da condutividade, dos bicarbonatos e do
potássio, e menos importantes do cálcio.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
21
Tabela 4. Resultados do Ensaio 3 na Água do Poço 4.
A0
A1
Parâmetros
Unidades
02/02/2010
02/02/2010
A3
02/02/2010
pH
-
6,16
10,1
10,39
Condutividade
μS/cm
917
1100
1006
Temperatura
ºC
7,0
9,6
8,7
Eh
mV
41
-178
-193
Urânio total
μg/l
73
3,2
<1
Bq/l
3,0
< 0,01
< 0,01
226
Ra
Bicarbonatos
mg/L
150
59
65
Brometos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Fluoretos
mg/L
3,7
3,4
4,0
Fosfatos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Nitratos
mg/L
<2
<2
<2
Nitritos
mg/L
< 0,1
< 0,1
< 0,1
Cloretos
mg/L
65
65
62
Sulfatos
mg/L
230
210
240
Alumínio
mg/L
0,85
0,64
0,49
Arsénio
mg/L
0,05
<0,05
<0,05
Boro
mg/L
<0,05
0,33
0,35
Bário
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Berílio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cálcio
mg/L
130
53
79
Cádmio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Chumbo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cobalto
mg/L
0,26
<0,05
<0,05
Cobre
mg/L
<0,05
<0,05b
<0,05
Crómio Total
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Ferro
mg/L
14
<0,05
<0,05
Magnésio
mg/L
24
3,7
3,6
Manganês
mg/L
6,3
<0,05
<0,05
Níquel
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Potássio
mg/L
8,3
170
120
Estrôncio Total
mg/L
0,19
<0,10b
0,11
Ítrio
mg/L
<0,1
<0,1
<0,1
Sódio
mg/L
53
54
53
Vanádio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Zinco
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Fósforo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
22
Tabela 5. Resultados do Ensaio 3 na água de mina não radioactiva.
Ensaio
Unidades
B0
02/02/2010
B1
02/02/2010
B3
02/02/2010
pH
-
6,06
11,76
11,50
Condutividade
μS/cm
350
982
800
Temperatura
ºC
6,3
9,1
8,9
Eh
mV
46
-269
-256
Bicarbonatos
mg/L
60
160
121
Brometos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Cloretos
mg/L
7,7
21
17
Fluoretos
mg/L
1,4
2,4
2,4
Fosfatos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Nitratos
mg/L
<2
<2
<2
Nitritos
mg/L
< 0,1
0,11
0,10
Sulfatos
mg/L
98
110
120
Alumínio
mg/L
0,37
2,8
2,4
Arsénio
mg/L
1,1
<0,05
<0,05
Boro
mg/L
0,06
0,13
0,15
Bário
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Berílio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cálcio
mg/L
44
23
35
Cádmio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Chumbo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cobalto
mg/L
0,17
<0,05
<0,05
Cobre
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Crómio Total
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Ferro
mg/L
8,3
<0,05
<0,05
Magnésio
mg/L
10
<1
<1
Manganês
mg/L
2,0
<0,05
<0,05
Níquel
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Potássio
mg/L
5,2
170
120
Estrôncio Total
mg/L
<0,10
<0,10
<0,10
Ítrio
mg/L
<0,1
<0,1
<0,1
Sódio
mg/L
12
22
18
Vanádio
mg/L
<0,05
0,05
<0,05
Zinco
mg/L
0,53
<0,05
<0,05
Fósforo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
23
Tabela 6. Resultados do Ensaio 3 na Água de Mina da Quinta do Bispo.
Parâmetros
Unidades
C0
02/02/2010
C1
02/02/2010
C3
02/02/2010
pH
-
3,50
10,82
10,46
Condutividade
μS/cm
1993
2150
2030
Temperatura
ºC
11,7
10,6
8,7
Eh
mV
191
-218
-197
Urânio total
μg/l
2639
25
2,1
Bq/l
1,3
< 0,01
< 0,01
Bicarbonatos
mg/L
60
160
121
Brometos
mg/L
<1
<1
<1
Fluoretos
mg/L
3,5
2,2
2,5
Nitratos
mg/L
<4
<4
<4
Nitritos
mg/L
< 0,2
< 0,2
< 0,2
Sulfatos
mg/L
1200
1000
960
Alumínio
mg/L
37
0,22
0,25
Arsénio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Boro
mg/L
<0,05
0,09
0,10
Bário
mg/L
<0,05
0,07
0,05
Berílio
mg/L
0,14
<0,05
<0,05
Cálcio
mg/L
240
390
430
Cádmio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Chumbo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cobalto
mg/L
0,85
<0,05
<0,05
Cobre
mg/L
0,16
<0,05
<0,05
Crómio Total
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Ferro
mg/L
24
<0,05
<0,05
Magnésio
mg/L
150
20
31
Manganês
mg/L
14
<0,05
<0,05
Níquel
mg/L
0,79
<0,05
<0,05
Potássio
mg/L
3,2
200
110
Estrôncio Total
mg/L
0,23
0,41
0,37
Ítrio
mg/L
0,10
<0,1
<0,1
Sódio
mg/L
19
29
25
Vanádio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Zinco
mg/L
1,5
<0,05
<0,05
Fósforo
mg/L
0,19
<0,05
<0,05
226
Ra
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
24
Tabela 7. Resultados do Ensaio 3 na Água de Mina da Freixiosa.
D0
D1
D3
Ensaio
Unidades
02/02/2010
02/02/2010
02/02/2010
pH
-
6,33
11,65
11,60
Condutividade
μS/cm
149
771
677
Temperatura
ºC
7,2
9,5
8,7
Eh
mV
31
-264
-260
Urânio total
μg/l
9,6
<1
<1
Bq/l
1,5
< 0,01
< 0,01
226
Ra
Bicarbonatos
mg/L
77
150
140
Brometos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Cloretos
mg/L
11
23
19
Fluoretos
mg/L
< 0,4
1,9
2,0
Fosfatos
mg/L
< 0,5
< 0,5
< 0,5
Nitratos
mg/L
<2
<2
<2
Nitritos
mg/L
< 0,1
< 0,1
< 0,1
Sulfatos
mg/L
2,5
59
55
Alumínio
mg/L
< 0,1
3,6
3,1
Arsénio
mg/L
0,31
<0,05
<0,05
Boro
mg/L
<0,05
0,22
0,20
Bário
mg/L
0,10
<0,05
<0,05
Berílio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cálcio
mg/L
7,0
13
19
Cádmio
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Chumbo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Cobalto
mg/L
0,17
<0,05
<0,05
Cobre
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Crómio Total
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Ferro
mg/L
10
<0,05
<0,05
Magnésio
mg/L
1,5
<1
<1
Manganês
mg/L
1,1
<0,05
<0,05
Níquel
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Potássio
mg/L
2,0
130
100
Estrôncio Total
mg/L
<0,10
<0,10
<0,10
Ítrio
mg/L
<0,1
<0,1
<0,1
Sódio
mg/L
12
19
17
Vanádio
mg/L
<0,05
0,05
<0,05
Zinco
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Fósforo
mg/L
<0,05
<0,05
<0,05
Já no que se refere à remoção de metais, observam-se remoções importantes para os
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
25
metais: alumínio, arsénio, ferro, manganês e zinco mesmo para o tempo de retenção
mínimo testado de 1h (assinalados a negrito nas Tabelas 4 a 6).
Nas águas de mina do Poço 4, Quinta do Bispo e Freixiosa, os resultados obtidos para
as concentrações de urânio total e as actividades de
226
Ra também com um tempo de
retenção de 1 hora são muito promissores, nomeadamente na água de mina que
apresenta concentrações mais elevadas de urânio como é o caso da Quinta do Bispo.
Relativamente à permeabilidade da argila expandida, obtiveram-se os seguintes
resultados:
•
Diâmetro da coluna – 18,5 cm;
•
Altura de argila na coluna – 15 cm;
•
Volume passado – 5 litros;
•
Tempo – 60 minutos.
Comparando os valores obtidos nos ensaios laboratoriais com os estabelecidos no
Anexo XVIII do Decreto-Lei Nº 236/98, de 1 de Agosto, relativos à descarga de águas
residuais, verifica-se que todos os parâmetros cumprem os requisitos legais, com
excepção do pH, que ultrapassa o Valor Limite de Emissão (VLE) de 9. Assim, é
necessário assegurar um tempo de retenção que maximize a remoção de metais, sem
exceder sem VLE, ou proceder a uma afinação de pH previamente à descarga em
meio hídrico.
Utilizando como critério os valores limite definidos no Anexo XVI do mesmo diploma
para águas destinadas a rega, verifica-se que, mesmo para o tempo de retenção
mínimo testado, que os parâmetros analisados são inferiores aos estabelecidos na
legislação.
Monitorizações de Controlo Periódico e Acções de Tratamento de Efluentes
nas Áreas Mineiras dos Radioactivos
26