O tanque de arejamento é um componente central do processo de lamas activadas, que é utilizado no tratamento de águas residuais industriais e municipais para a purificação biológica das águas residuais. Neste tanque, a degradação biológica de compostos orgânicos é realizada por microorganismos (bactérias e outros micróbios), que são suspensos nas águas residuais como as chamadas lamas activadas. O arejamento intensivo fornece oxigénio, que é necessário para manter a atividade biológica dos microrganismos. Os microrganismos utilizam as substâncias orgânicas contidas nas águas residuais como nutrientes, o que purifica as águas residuais.
Índice
Contexto técnico
O tanque de arejamento é um tanque ou recipiente aberto que é abastecido com oxigénio por sistemas mecânicos ou pneumáticos para apoiar a biodegradação de contaminantes orgânicos. Funciona na gama aeróbia, o que significa que o teor de oxigénio é suficientemente elevado para promover o crescimento de bactérias aeróbias.
Sistemas de arejamento: São utilizados vários tipos de sistemas de arejamento no tanque de arejamento para assegurar o fornecimento de oxigénio e a mistura das águas residuais. Os sistemas mais comuns incluem
- Aeradores submersíveis: Estes aparelhos são submersos na água da piscina e utilizam discos rotativos ou turbinas para gerar pequenas bolhas que distribuem o oxigénio na água.
- Arejamento pressurizado de bolhas finas: O ar é forçado através de difusores especiais no chão da piscina através de estações de ar comprimido, que geram bolhas finas de ar e asseguram assim um fornecimento eficaz de oxigénio.
- Arejadores de superfície: Estes arejadores conduzem a água da superfície para a piscina e misturam-na com o ar.
Foto: Sistema de arejamento no tanque de lamas activadas do sistema sistema ALMA BHU BIO
Microrganismos e lamas activadas: As lamas activadas são constituídas por uma mistura de microrganismos que utilizam as substâncias orgânicas presentes nas águas residuais como alimento. Estes microrganismos actuam como fábricas de depuração biológica e decompõem as impurezas nos seus componentes. Os organismos presentes nas lamas activadas são
- Bactérias: São os principais intervenientes no processo de biodegradação e decompõem as substâncias orgânicas em dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e nova biomassa.
- Protozoários: Estes microorganismos desempenham um papel importante na redução das partículas finas na água e no combate às bactérias indesejáveis.
- Fungos e leveduras: Ocorrem em menor escala e podem ajudar a apoiar a decomposição, especialmente em águas residuais com uma elevada carga orgânica.
Controlo e parâmetros do processo: O tanque de arejamento requer um controlo preciso dos parâmetros de funcionamento para garantir um desempenho de limpeza ótimo:
- Teor de oxigénio: É necessário um teor contínuo de oxigénio de cerca de 2-4 mg/l para manter a atividade dos microrganismos aeróbicos. Valores demasiado baixos podem levar a uma queda no desempenho da limpeza e à formação de condições anaeróbicas.
- Idade das lamas: A idade das lamas, ou seja, o tempo que os microrganismos permanecem no tanque, deve ser selecionada de modo a obter um equilíbrio estável entre crescimento e decomposição. As idades típicas das lamas situam-se entre 5 e 15 dias.
- Tempo de retenção hidráulica (HRT): O tempo que as águas residuais permanecem no tanque de arejamento é medido em horas e influencia a eficiência da degradação. Um tempo de retenção demasiado curto leva a uma degradação incompleta, enquanto um tempo de retenção demasiado longo aumenta desnecessariamente a necessidade de energia.
Devolução de lamas: Depois de as águas residuais terem sido separadas dos microrganismos no clarificador secundário, uma parte das lamas activadas é devolvida ao tanque de arejamento para manter a população de microrganismos estável. A parte que não é devolvida é designada por lamas em excesso e é normalmente enviada para tratamento posterior das lamas.
Foto: Tanque de sedimentação com raspador e recirculação de lamas (processo: ALMA BHU BIO)
Aplicação na prática
O tanque de arejamento é a peça central das estações de tratamento de águas residuais e desempenha um papel decisivo na remoção de compostos orgânicos e nutrientes das águas residuais. Dependendo da aplicação e da composição das águas residuais, o processo de arejamento pode ser personalizado:
Nitrificação e desnitrificação: Em muitas aplicações industriais, particularmente nas indústrias química e alimentar, os compostos de azoto, como o amónio (NH₄⁺), têm de ser removidos. Num processo de duas fases, os microrganismos convertem o amónio em nitrato (NO₃-) (nitrificação). Numa outra etapa, o nitrato é convertido em azoto gasoso (N₂) e escapa para a atmosfera (desnitrificação).
Adaptação a águas residuais com uma carga orgânica elevada: Em indústrias como a indústria alimentar e de bebidas ou a produção de papel, as águas residuais têm frequentemente uma carga orgânica elevada. O tanque de arejamento pode ser adaptado a estas cargas, aumentando a taxa de arejamento ou optimizando o teor de lamas.
Processos combinados: O tanque de arejamento é frequentemente utilizado em combinação com processos de tratamento mecânicos ou químicos a montante (por exemplo, precipitação química ou flotação), a fim de reduzir a carga sobre a fase biológica e obter uma maior eficiência.
Foto: Tanque de arejamento clássico (processo: ALMA BHU BIO)
Vantagens da cuba de arejamento
Decomposição orgânica eficaz: O tanque de arejamento é extremamente eficiente na redução de compostos orgânicos nas águas residuais. O fornecimento de oxigénio direcionado e a atividade biológica dos microrganismos podem fazer com que as águas residuais atinjam os valores de descarga exigidos.
Flexibilidade e adaptabilidade: Os tanques de arejamento podem ser adaptados a diferentes volumes e composições de águas residuais. Isto torna-os versáteis tanto para as estações de tratamento de águas residuais municipais como para as estações de tratamento de águas residuais industriais.
Elevado desempenho de purificação de azoto e fósforo: O tanque de arejamento pode ser operado de forma a que nutrientes como o azoto e o fósforo sejam eficientemente decompostos, para além da remoção de substâncias orgânicas.
Custo-eficiente: Em comparação com outros métodos de tratamento biológico, o tanque de lamas activadas oferece uma boa relação entre o desempenho de purificação e os custos de funcionamento, especialmente para grandes volumes de águas residuais.
Desafios do tanque de arejamento
Elevada necessidade de energia: O fornecimento de oxigénio através de sistemas de ventilação provoca um consumo considerável de energia. Por isso, é importante controlar a ventilação de forma eficiente para evitar o consumo desnecessário de energia.
Sensibilidade a influências tóxicas: Certos produtos químicos e compostos tóxicos presentes nas águas residuais podem danificar os microrganismos no tanque de arejamento e prejudicar o processo de purificação. Por isso, é necessário identificar e tratar as substâncias potencialmente nocivas numa fase inicial.
Formação e eliminação de lamas: A eliminação do excesso de lamas produzidas no tanque de arejamento requer métodos adequados de desidratação e eliminação, o que pode resultar em custos operacionais adicionais.
Conclusão
O tanque de arejamento é um componente central do sistema de tratamento biológico de águas residuais e oferece uma solução eficiente para remover contaminantes orgânicos e eliminar o azoto e o fósforo. Graças à sua flexibilidade e elevado desempenho de purificação, é amplamente utilizado no tratamento de águas residuais municipais, bem como em várias indústrias. Apesar de alguns desafios, como os elevados requisitos energéticos e a necessidade de um controlo preciso dos parâmetros operacionais, o tanque de arejamento continua a ser uma tecnologia chave para o tratamento sustentável e eficiente das águas residuais.
