O termo anóxico refere-se a um ambiente ou processo em que não está presente oxigénio dissolvido (O₂). Ao contrário do anaeróbio (completamente sem oxigénio), as condições anóxicas podem, no entanto, conter outras fontes de oxigénio, como o nitrato (NO₃-), como aceitadores de electrões. O termo é particularmente relevante no tratamento de água e de águas residuais, especialmente na remoção biológica de azoto, como a desnitrificação. As condições anóxicas são criadas especificamente para converter o azoto das águas residuais em azoto elementar (N₂) através da decomposição do nitrato, que se liberta para a atmosfera sob a forma de gás.
Índice
Contexto técnico
Em reatores ou zonas anóxicas, a biodegradação de substâncias orgânicas é realizada por bactérias que são capazes de utilizar nitrato (NO₃-) ou nitrito (NO₂-) como aceptores alternativos de electrões, uma vez que o oxigénio não está disponível como acetor de electrões. O ambiente anóxico é frequentemente utilizado em processos biológicos de tratamento de águas residuais, especialmente para a remoção de azoto. O processo de desnitrificação é o processo biológico central que ocorre em zonas anóxicas.
Desnitrificação:
O processo de desnitrificação tem lugar em condições anóxicas, nas quais bactérias desnitrificantes especiais têm a capacidade de reduzir o nitrato ou o nitrito. Este processo desenrola-se em várias etapas:
- Redução de nitrato (NO₃- para NO₂-): As bactérias desnitrificantes utilizam o nitrato como acetor de electrões e reduzem-no a nitrito.
- Redução de nitritos (NO₂- a NO): O nitrito formado é posteriormente reduzido a óxido nítrico (NO).
A desnitrificação é crucial para a remoção de compostos de azoto nas águas residuais e para evitar a fertilização excessiva das massas de água, que pode levar à eutrofização.
Condições anóxicas na prática
No tratamento de águas residuais industriais, as condições anóxicas são utilizadas especificamente para reduzir o teor de azoto nas águas residuais. Isto ocorre em reactores anóxicos especiais ou zonas anóxicas dentro de instalações de lamas activadas ou reactores SBR (Sequencing Batch Reator). O tratamento anóxico é frequentemente efectuado como parte de um processo em duas fases:
- Nitrificação (aeróbica): Numa primeira fase, o amónio (NH₄⁺) é oxidado a nitrato por bactérias nitrificantes em condições aeróbias.
- Desnitrificação (anóxica): Na segunda etapa, o nitrato é reduzido a azoto gasoso em condições anóxicas e escapa-se para a atmosfera.
As condições anóxicas são normalmente utilizadas nos seguintes sistemas:
1. Processo de lamas activadas com zona anóxica:
- Nas instalações de lamas activadas, as águas residuais são primeiro arejadas para oxidar o azoto am oniacal em nitrato através da nitrificação. A água é então canalizada para uma zona anóxica, onde as bactérias desnitrificantes reduzem o nitrato a azoto gasoso.
Foto: Tanque de desnitrificação da nossa fábrica ALMA BHU BIO
2. Reator descontínuo sequencial (SBR):
- O reator SBR pode ser operado em diferentes fases, incluindo uma fase anóxica para desnitrificação. Aqui, o nitrato presente nas águas residuais é decomposto durante uma fase sem fornecimento de oxigénio.
3. bioreactores de membrana (MBR):
- Podem ser integradas zonas anóxicas especiais nos sistemas MBR para apoiar a remoção de azoto. Estes sistemas combinam o tratamento biológico com a filtração por membrana para obter uma melhor qualidade da água.
Foto: Biorreactor de membrana compacto de conceção modular(ALMA BIO MBR)
4. filtro de desnitrificação:
- Os filtros de desnitrificação são frequentemente utilizados em sistemas de circulação ou circuitos de refrigeração para diminuir o teor de nitratos e reduzir a carga de azoto.
Vantagens do tratamento anóxico
Remoção eficiente de azoto: As condições anóxicas permitem a remoção de nitratos das águas residuais, o que contribui para a redução das cargas de azoto e para o cumprimento dos limites de descarga.
Prevenção da eutrofização: A desnitrificação evita que níveis elevados de azoto entrem nas massas de água e provoquem uma fertilização excessiva, o que poderia perturbar o equilíbrio ecológico dos rios e lagos.
Conservação de recursos: A utilização de nitrato como aceitador de electrões poupa energia, uma vez que não é necessário um fornecimento externo de oxigénio para apoiar os microrganismos no processo de degradação.
Desafios e instruções de funcionamento
Condições óptimas: A desnitrificação só funciona de forma óptima em condições anóxicas rigorosas. Isto requer um controlo preciso da entrada de oxigénio e da fonte de carbono que serve de alimento para as bactérias desnitrificantes. O metanol ou uma fonte de carbono semelhante é frequentemente adicionado para apoiar o processo de desnitrificação.
Monitorização contínua: A monitorização do teor de oxigénio e da concentração de nitratos é crucial para o funcionamento dos sistemas anóxicos. Um controlo incorreto pode levar a que a desnitrificação funcione de forma ineficiente ou seja interrompida.
Conclusão
As condições anóxicas são um componente indispensável da remoção biológica de azoto no tratamento de águas residuais. Permitem a desnitrificação, na qual o nitrato é convertido em azoto gas oso inofensivo. Estes processos são particularmente importantes na tecnologia da água industrial, a fim de remover elevadas concentrações de azoto e fechar o ciclo do azoto nas águas residuais. Em combinação com processos aeróbicos em lamas activadas e instalações SBR, os processos anóxicos são um método eficaz para garantir o cumprimento dos requisitos legais e o tratamento sustentável da água.
