A biofiltração é um processo biológico de purificação da água e das águas residuais que se baseia na utilização de microrganismos colonizados em meios filtrantes especiais. Estes microrganismos decompõem as impurezas orgânicas e inorgânicas através de processos bioquímicos. A biofiltração é particularmente eficiente na remoção de resíduos orgânicos, compostos de azoto e outras impurezas dissolvidas que podem ser problemáticas no tratamento da água. No tratamento de águas residuais industriais, a biofiltração é frequentemente utilizada como parte do pré-tratamento ou como pós-tratamento, especialmente em combinação com processos de membrana, como a osmose inversa.
Índice
Contexto técnico da biofiltração
Na biofiltração, a água ou as águas residuais fluem através de um meio cheio de suportes de crescimento (materiais filtrantes), o que proporciona uma grande superfície para o crescimento de microrganismos. Estes microrganismos colonizam o meio de crescimento e formam um biofilme que decompõe as substâncias orgânicas presentes na água. O processo ocorre em condições aeróbias ou anóxicas, dependendo da disponibilidade ou não de oxigénio. Os processos biofiltrativos típicos incluem
Eliminação de carbono: Os compostos orgânicos, como os hidrocarbonetos e as proteínas, são utilizados pelos microrganismos como fonte de alimento e convertidos em dióxido de carbono (CO₂) e água.
Desnitrificação e nitrificação: A biofiltração também é capaz de remover compostos de azoto. Durante a nitrificação, os iões de amónio (NH₄⁺) são oxidados a nitrito (NO₂-) e depois a nitrato (NO₃-). Na etapa subsequente de desnitrificação, o nitrato é reduzido a azoto gasoso (N₂) em condições anóxicas por bactérias especializadas, sendo assim removido do ciclo da água.
Aplicação no tratamento de águas industriais e de águas residuais
Na prática industrial, a biofiltração é utilizada, nomeadamente, para o tratamento de águas residuais com elevada carga orgânica e para o tratamento de águas. Desempenha um papel decisivo como pré-tratamento para sistemas de osmose inversapara remover eficazmente os poluentes orgânicos residuais e os compostos de azoto. Isto é particularmente importante no contexto da reciclagem de água (Water ReUse) e da produção de água de processo a partir de águas residuais.
Um exemplo típico da utilização da biofiltração são os condensados de vapor da indústria alimentar (especialmente das fábricas de lacticínios), que têm de ser tratados antes do processamento posterior devido ao seu elevado conteúdo orgânico residual. A biofiltração assegura que os compostos orgânicos são removidos antes da filtração por memb ranas (por exemplo, osmose inversa), o que reduz a bioincrustação das membranas e prolonga a vida útil dos sistemas de membranas.
Foto: Sistema de osmose inversa ALMA BHU BiosS-Treat para recuperação de água de processo a partir de águas residuais
Produtos de biofiltração ALMAWATECH: ALMA BHU BAF e ALMA BioFil Compact
A ALMAWATECH propõe duas soluções específicas de biofiltração que podem ser utilizadas em função do caudal de água ou de águas residuais e da aplicação:
1. ALMA BHU BAF
A ALMA BHU BAF (Biologically Activated Filtration) foi concebida para caudais de água até 1.000 m³/h e é realizada em construção de betão. Esta tecnologia de biofiltração em grande escala é ideal para processos industriais com elevados caudais de água, onde é necessária uma remoção contínua e eficiente de substâncias orgânicas. As áreas típicas de aplicação são grandes instalações de produção ou cadeias de processos em que a água deve ser tratada para o ciclo de reutilização.
Foto: Biofiltração ALMA BHU BAF, diagrama do processo
2 ALMA BioFil Compact
O ALMA BioFil Compact é uma solução compacta para caudais de águas residuais até 100 m³/h. Este sistema é particularmente adequado para aplicações em que é necessário tratar pequenos volumes de água, como em instalações industriais mais pequenas ou para fluxos específicos de águas residuais de processos. Graças ao seu design compacto, pode ser facilmente integrado em sistemas existentes e oferece uma solução económica para o pré-tratamento de águas residuais para instalações de osmose inversa.
Foto: Sistema de biofiltração ALMA BioFil Compact, desenho 3D
Ambos os sistemas baseiam-se na utilização de esferas de argila especialmente preparadas ou de outros meios de cultura com uma elevada área de superfície que albergam microrganismos aeróbios e anóxicos. Isto permite um tratamento biológico eficiente e a implementação simultânea de nitrificação e desnitrificação.
Biofiltração como pré-tratamento para sistemas de osmose inversa
Um dos principais domínios de aplicação da biofiltração, nomeadamente das soluções ALMAWATECH, é o pré-tratamento dos sistemas de osmose inversa no âmbito dos processos de reciclagem da água. Os sistemas de osmose inversa dependem do facto de a água a tratar ter a menor carga orgânica residual possível, de modo a evitar a bioincrustação e o entupimento das membranas. A biofiltração desempenha um papel decisivo neste domínio, reduzindo as substâncias orgânicas e os nutrientes presentes na água.
Vantagens da biofiltração como pré-tratamento:
Redução efectiva das substâncias orgânicas: A biofiltração assegura uma redução significativa das substâncias orgânicas biodegradáveis, reduzindo assim a bioincrustação nos processos de membrana a jusante.
Solução económica: Ao utilizar a biofiltração como pré-tratamento, os custos de funcionamento dos sistemas de osmose inversa podem ser significativamente reduzidos, uma vez que o consumo de produtos químicos para a limpeza da membrana e a frequência de substituição da membrana são reduzidos.
Prolongamento da vida útil das membranas: Ao decompor os resíduos orgânicos e os compostos azotados numa fase inicial, a biofiltração prolonga a vida útil das membranas e minimiza a necessidade de medidas de manutenção dispendiosas.
Otimização da reciclagem da água: O pré-tratamento das águas residuais, como os condensados de vapor, permite a recuperação eficiente da água e ajuda a cumprir os requisitos de qualidade da água para o ciclo da água de processo.
Desnitrificação e nitrificação na biofiltração
Em muitas aplicações industriais, nomeadamente no domínio do tratamento de águas residuais, é necessário remover os compostos azotados. Isto é conseguido através da combinação da nitrificação (conversão do amónio em nitrato) e da desnitrificação (redução do nitrato em azoto gasoso) acima descritas. Estes processos podem ser especificamente controlados na biofiltração através da criação de zonas aeróbias e anóxicas específicas no biofiltro que albergam os microrganismos correspondentes.
Vantagens da desnitrificação e da nitrificação:
Remoção eficaz de nitrogénio: O nitrogénio é removido de forma eficiente através de desnitrificação e nitrificação específicas, o que é particularmente importante em águas residuais contaminadas com nutrientes.
Proteção ambiental: A remoção do azoto reduz o risco de eutrofização das massas de água, uma vez que o excesso de nutrientes na água pode levar ao crescimento excessivo de algas.
Conclusão
A biofiltração é um método altamente eficiente e sustentável de tratamento biológico da água e das águas residuais. Com produtos como o ALMA BHU BAF para grandes caudais de água e o ALMA BioFil Compact para pequenos volumes de águas residuais, a ALMAWATECH oferece soluções flexíveis que podem ser integradas em várias aplicações industriais. A biofiltração desempenha um papel fundamental, em particular como pré-tratamento para sistemas de osmose inversa para reciclagem de água, uma vez que permite uma redução rentável de substâncias orgânicas e compostos de azoto e aumenta significativamente a vida útil das membranas.
