A sistema de biofiltração é uma instalação técnica para a purificação biológica de água e de águas residuais, na qual microorganismos em meios de crescimento especiais (materiais filtrantes) são utilizados para decompor compostos orgânicos e outros contaminantes. As instalações de biofiltração baseiam-se em processos bioquímicos nos quais os microrganismos utilizam os poluentes como fonte de alimento e os convertem em produtos finais inofensivos, como o dióxido de carbono (CO₂), o azoto (N₂) e a água. Estas instalações desempenham um papel crucial no tratamento de águas industriais e no tratamento de águas residuais, especialmente quando se trata de remover a poluição orgânica residual, compostos de azoto e outros poluentes solúveis da água.

Contexto técnico e funcionalidade

O funcionamento de um sistema de biofiltração baseia-se na colonização dos materiais filtrantes com microrganismos que se fixam num biofilme. A água a ser tratada é canalizada através do meio filtrante no qual se encontram os microrganismos. Estes utilizam as substâncias orgânicas presentes na água como substrato, decompõem-nas e, assim, purificam a água. O biofilme assegura a adsorção e a degradação dos poluentes. Este processo pode ocorrer tanto em condições aeróbias (com oxigénio) como anóxicas (sem oxigénio), dependendo dos compostos-alvo a remover.

Os processos biológicos típicos dos sistemas de biofiltração incluem

1. Eliminação de carbono: Substâncias orgânicas como hidrocarbonetos e açúcares são decompostas por microorganismos e convertidas em dióxido de carbono e água.

2. Nitrificação e desnitrificação: Estes processos são utilizados para remover compostos de azoto das águas residuais. Durante a nitrificação, o amónio (NH₄⁺) é convertido em nitrato (NO₃-), enquanto a desnitrificação reduz o nitrato a azoto molecular (N₂), que escapa como gás.

A biofiltração é normalmente utilizada como um pré-tratamento para outras tecnologias, tais como osmose inversa ou como fase final do tratamento da água para minimizar a poluição residual antes da descarga no ambiente ou da reutilização.

Construção de um sistema de biofiltração

Um sistema de biofiltração típico é constituído por vários componentes que trabalham em conjunto para garantir uma purificação eficiente da água:

1. Tanque do reator: O reator é a peça central do sistema e contém o material filtrante que serve de suporte para o biofilme. Estes materiais de suporte podem consistir em meios sintéticos, tais como grânulos de plástico, areia, terra de diatomáceas ou contas de argila especialmente preparadas que oferecem uma área de superfície específica elevada.

2. Sistema de arejamento (para sistemas de biofiltração aeróbia): Nas instalações que funcionam em condições aeróbias, é necessário um sistema de arejamento para fornecer aos microrganismos o oxigénio de que necessitam. Isto é frequentemente realizado por sistemas de bolhas ou ventiladores.

3. Distribuição da água: Uma distribuição uniforme da água sobre o meio filtrante é crucial para o desempenho do sistema. Esta distribuição é frequentemente efectuada através de sistemas de bicos que distribuem continuamente a água residual pelo leito filtrante.

4. Sistema de controlo e regulação: Os parâmetros de funcionamento, como o caudal, o arejamento e o valor do pH, são monitorizados e regulados por um sistema de controlo automatizado para garantir condições óptimas para os microrganismos.

Aplicações dos sistemas de biofiltração na indústria

Os sistemas de biofiltração são utilizados em várias indústrias para remover impurezas orgânicas e inorgânicas da água. As áreas típicas de aplicação são

1. Indústria alimentar: Os sistemas de biofiltração são utilizados para reduzir as cargas orgânicas nas águas residuais provenientes do processamento de alimentos, particularmente nos condensados de vapor das fábricas de lacticínios ou de outros processos de produção. Estas águas residuais contêm grandes quantidades de substâncias orgânicas dissolvidas que podem ser eficientemente degradadas por biofiltração.

2. Reciclagem de água (Water ReUse): Na produção de água de processo, os sistemas de biofiltração são utilizados para tratar fluxos de águas residuais para que possam ser reintroduzidos no ciclo como água de processo ou água de arrefecimento. Neste caso, a biofiltração é frequentemente utilizada como pré-tratamento para sistemas de osmose inversa, de modo a minimizar a contaminação orgânica residual e, assim, proteger as membranas da bioincrustação.

3. Estações de tratamento de águas residuais municipais: Nas estações de tratamento de águas residuais municipais, a biofiltração é utilizada para uma maior remoção do azoto. Através do controlo específico das zonas aeróbias e anóxicas, tanto a nitrificação como a desnitrificação podem ser realizadas numa única instalação.

4. Indústria química: Os sistemas de biofiltração são aqui utilizados para remover solventes orgânicos e outros compostos orgânicos pouco degradáveis das águas residuais. A biofiltração pode ajudar a minimizar a carga residual após o pós-tratamento químico-físico após o pós-tratamento químico-físico.