A alcalinidade descreve a capacidade da água para neutralizar ácidos e é determinada pela concentração de carbonato de hidrogénio (HCO₃-), carbonato (CO₃²-) e, em menor grau, iões hidróxido (OH-). É uma medida da capacidade de tamponamento da água e indica até que ponto é capaz de manter o valor do pH estável quando são adicionados ácidos. No tratamento de águas industriais e no tratamento de águas residuais, a alcalinidade é um parâmetro importante para controlar a adição de produtos químicos, assegurar a proteção contra a corrosão e estabilizar os processos biológicos no tratamento de águas residuais.

Contexto técnico

A alcalinidade é expressa em milivalentes por litro (mval/L) ou em mg/L de CaCO₃ (carbonato de cálcio). É constituída por vários compostos alcalinos que são capazes de ligar iões de hidrogénio (H⁺) e assim tamponar o valor do pH da água. Os principais componentes da alcalinidade da água são

  • Carbonato de hidrogénio (HCO₃-): O contribuinte mais comum para a alcalinidade em fontes naturais de água, especialmente águas subterrâneas e águas superficiais.
  • Carbonato (CO₃²-): Ocorre principalmente em água com um valor de pH mais elevado (> 8,3) e contribui significativamente para a alcalinidade.
  • Hidróxido (OH-): Ocorre principalmente em amostras de água fortemente alcalinas e tem um efeito tampão adicional em valores de pH elevados.

A alcalinidade não é a mesma coisa que o pH, embora esteja relacionada com ele. Enquanto o valor do pH indica a acidez da água, a alcalinidade descreve a capacidade da água para tamponar o valor do pH quando são adicionados ácidos.

Importância da alcalinidade no tratamento de águas industriais e de águas residuais

A alcalinidade é de grande importância no tratamento de águas industriais e no tratamento de águas residuais, uma vez que influencia a estabilidade dos processos químicos, a proteção contra a corrosão nas instalações e a eficiência dos processos biológicos. Uma alcalinidade estável assegura que o valor do pH da água ou das águas residuais não varia significativamente, mesmo quando são adicionados produtos químicos ou durante os processos de degradação biológica. Isto é particularmente importante em várias áreas de aplicação:

1. tratamento biológico de águas residuais

Nas instalações de lamas activadas biológicas, a alcalinidade desempenha um papel importante no processo de nitrificação, no qual o amónio (NH₄⁺) é convertido em nitrato (NO₃-). Este processo liberta iões de hidrogénio, que podem baixar o valor do pH. Uma alcalinidade suficiente assegura que o valor de pH se mantém no intervalo ótimo e que os microrganismos podem continuar a trabalhar eficazmente. Sem uma capacidade tampão suficiente, o valor do pH pode descer demasiado, o que inibe a atividade biológica e prejudica a degradação dos poluentes.

2. proteção contra a corrosão

Nos circuitos de água de refrigeração e nos sistemas de água quente, a alcalinidade é um fator decisivo para a proteção contra a corrosão. Um valor de alcalinidade demasiado baixo leva a uma queda descontrolada do pH, o que favorece as condições de corrosão. Por outro lado, valores de alcalinidade demasiado elevados podem levar à formação de incrustações. Por conseguinte, a alcalinidade em tais circuitos deve ser monitorizada e regulada de perto através da adição de produtos químicos como a cal (CaCO₃) ou o carbonato de sódio (Na₂CO₃) para garantir uma óptima qualidade da água e a proteção do equipamento.

Limpeza de uma caldeira de vapor contra depósitos e incrustações

Foto: A corrosão nos sistemas de caldeiras a vapor pode causar danos consideráveis e prejudicar a eficiência operacional. Para mais informações sobre os nossos inibidores de corrosão, agentes alcalinizantes e ligantes de oxigénio, visite o nosso site e descubra os nossos fluidos operacionais para sistemas de caldeiras(sistemas de caldeiras ALMA AQUA) e circuitos de água de arrefecimento(água de arrefecimento ALMA AQUA).

3. processos de precipitação e neutralização

Em muitos processos de tratamento de águas residuais industriais, são utilizados produtos químicos para regular o valor do pH e precipitar os poluentes. A alcalinidade determina a quantidade de ácido ou base que é necessário adicionar para colocar o valor de pH no intervalo desejado. Uma alcalinidade elevada reduz a quantidade de ácido necessária para a neutralização e permite um controlo mais eficiente do pH.

Bombas doseadoras e agentes neutralizantes no MÓDULO ALMA

Foto: Estação de dosagem automática de ácido e lixívia para neutralização de águas residuais com controlo do valor de pH(ALMA Neutra)

Influência da alcalinidade na conceção de estações de tratamento de águas

O projeto de estações de tratamento de água e de águas residuais deve ter em conta a alcalinidade da água a tratar. Especialmente no planeamento de estações de neutralização, reactores de precipitação e processos de tratamento biológico, é necessária uma determinação precisa da alcalinidade para garantir o bom funcionamento do sistema.

  • Sistemas de neutralização: Uma alcalinidade elevada pode reduzir a quantidade de ácido necessária para a neutralização, o que diminui os custos de funcionamento.
  • Processos de precipitação: A capacidade tampão da água influencia a quantidade de precipitantes e a eficiência da precipitação.
  • Instalações biológicas: É necessária uma alcalinidade suficiente para proteger os microrganismos nos reactores de lamas activadas ou nos biofiltros das flutuações do valor do pH.

Medição e controlo da alcalinidade

A alcalinidade é geralmente determinada por titulação, na qual um ácido é adicionado a uma amostra de água até ser atingido um determinado valor de pH. A quantidade de ácido consumida dá uma indicação da capacidade tampão da água. A monitorização contínua da alcalinidade é importante em aplicações industriais para garantir que os processos são estáveis e eficientes.

Conclusão

A alcalinidade é um parâmetro importante no tratamento de águas industriais e de águas residuais, que descreve a capacidade tampão da água e assegura que o valor do pH se mantém estável. Uma alcalinidade estável é particularmente importante para os processos de degradação biológica, para a proteção contra a corrosão e para os processos de precipitação e neutralização química. Ao monitorizar e regular corretamente a alcalinidade, a eficiência das estações de tratamento de água pode ser maximizada e o funcionamento optimizado.