A CQO é um parâmetro técnico utilizado no tratamento de águas residuais industriais, nomeadamente em processos biológicos. Descreve a quantidade de compostos orgânicos, medidos como CQO (carência química de oxigénio), que podem ser degradados por unidade de volume de um reator biológico num período de tempo definido. A carga de CQO é normalmente indicada em kg CQO/m³-d (quilograma CQO por metro cúbico de volume de reator e dia).
Este parâmetro é particularmente importante para a conceção e dimensionamento de estações de tratamento de águas residuais biológicas, uma vez que descreve a carga orgânica de um sistema em relação ao seu volume. O controlo cuidadoso da carga volumétrica de CQO é crucial para garantir um tratamento biológico ótimo das águas residuais, uma vez que tem uma influência significativa na degradação das substâncias orgânicas pelos microrganismos.
Índice
Contexto técnico
Nos processos biológicos de tratamento de águas residuais, como o processo de processo de lamas activadas ou processos anaeróbios para a produção de biogásas substâncias orgânicas presentes nas águas residuais são decompostas por microorganismos. Estes microrganismos necessitam de oxigénio para oxidar os compostos orgânicos e convertê-los em biomassa, dióxido de carbono e água. A velocidade deste processo depende de vários factores, incluindo a quantidade de matéria orgânica (COD), a concentração de microrganismos (concentração de lamas) e o volume disponível do reator.
A carga de CQO indica a quantidade de matéria orgânica que pode ser degradada por metro cúbico de volume de reator por dia. É, portanto, uma medida da intensidade do processo de degradação biológica. Um sistema biológico bem concebido consegue um equilíbrio entre a carga orgânica fornecida e a capacidade do sistema para decompor essa carga.
Importância da carga da sala de CQO na prática
A carga espacial de CQO é um parâmetro de conceção crítico no projeto de estações de tratamento biológico de águas residuais, uma vez que influencia diretamente a eficiência e o dimensionamento da estação:
Atividade biológica óptima:
- Cargas excessivas de CQO podem levar a uma sobrecarga do sistema biológico, uma vez que os microrganismos não são capazes de decompor completamente as substâncias orgânicas. Isto leva a um aumento da CQO no efluente e a um tratamento ineficiente das águas residuais.
- Uma carga ambiente de CQO demasiado baixa, por outro lado, conduz à subutilização da instalação, o que aumenta desnecessariamente os custos de funcionamento e conduz a uma utilização ineficiente das capacidades biológicas.
Produção de lamas:
- A carga espacial de CQO também influencia a quantidade de lamas em excesso produzidas. Com uma carga espacial mais elevada, forma-se mais biomassa (lamas), o que aumenta as necessidades de tratamento das lamas.
Necessidade de oxigénio:
- Como os microrganismos necessitam de oxigénio para oxidar as substâncias orgânicas, a carga da sala de CQO também influencia as necessidades de oxigénio do sistema. Uma carga mais elevada requer um arejamento mais intensivo para manter o processo biológico.
Aplicação da carga da divisão CQO
O cálculo da carga espacial de CQO é utilizado para dimensionar o volume do tanque de um reator, o retorno de lamas, os sistemas de arejamento e outros componentes críticos no tratamento biológico de águas residuais. As áreas típicas de aplicação são
1. Processo de lamas activadas:
Neste caso, a carga ambiente de CQO é utilizada para dimensionar os tanques de arejamento e para determinar a concentração óptima de lamas.
Foto: Tanque de arejamento clássico do nosso ALMA BHU Bio
2. tratamento anaeróbio de águas residuais
Os reactores anaeróbios são frequentemente utilizados nas indústrias alimentares e de bebidas, nas fábricas de lacticínios, nas fábricas de papel e nas centrais de biogás para decompor as substâncias orgânicas presentes nas águas residuais e, simultaneamente, gerar energia sob a forma de biogás. Os reactores típicos para processos anaeróbios são
Reactores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
O reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) é uma tecnologia de reactores anaeróbios caracterizada por um tratamento eficiente das águas residuais e pela produção de biogás. As águas residuais fluem num princípio de contra-corrente do fundo para o topo do reator, onde encontram uma camada de lamas constituída por microrganismos anaeróbios granulados. Estes microrganismos decompõem as substâncias orgânicas das águas residuais em condições anaeróbias e produzem biogás, que consiste principalmente em metano e dióxido de carbono.
Especificações técnicas:
- Direção do fluxo: De baixo para cima (fluxo ascendente)
- Tempo de permanência hidráulica: tipicamente entre 6 e 12 horas
- Taxa de carga orgânica: Até 10 kg CQO/m³-d
- Gama de temperaturas: Pode ser utilizado em áreas mesofílicas (30-40°C) e termofílicas (50-60°C)
- Produção de gás: 0,25 a 0,35 m³ de biogás por kg de CQO degradada
Foto: Representação esquemática do reator ALMA BIO UASB
Reactores EGSB (Expanded Granular Sludge Bed):
O reator EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) é um desenvolvimento do reator UASB e caracteriza-se por um maior caudal e uma melhor mistura. No reator EGSB, a água residual é canalizada através da camada de lamas granuladas a uma velocidade superior, o que reduz o tempo de retenção hidráulica e aumenta a carga orgânica. Esta melhor circulação de fluidos e expansão do leito de lamas torna o reator mais eficiente, especialmente para águas residuais com uma carga orgânica muito elevada.
Especificações técnicas:
- Direção do fluxo: De baixo para cima, semelhante ao reator UASB, mas com uma velocidade de fluxo mais elevada.
- Tempo de retenção hidráulica: Tipicamente entre 1 e 6 horas, dependendo da composição da água residual.
- Taxa de carga orgânica: Até 30 kg CQO/m³-d
- Altura do reator: Os reactores EGSB são normalmente mais altos do que os reactores UASB, o que permite uma melhor separação das lamas e das águas residuais.
- Produção de gás: semelhante à do reator UASB, com uma produção de gás de cerca de 0,3 a 0,35 m³ de biogás por kg de CQO degradada.
Foto: Representação esquemática do reator ALMA BHU BIO EGSB
Reactores de mistura de gases:
- No nosso ALMA BHU GMR (reator de mistura de gases), as águas residuais são tratadas eficazmente em condições anaeróbias, tendo o reator sido especialmente desenvolvido para águas residuais com elevadas concentrações de cálcio. A tecnologia avançada de mistura de gases do ALMA BHU GMR assegura uma mistura óptima dos gases de reação nas águas residuais, o que melhora consideravelmente a degradação biológica e a precipitação do cálcio.O reator oferece uma solução particularmente eficiente para águas residuais que são difíceis de tratar devido ao seu elevado teor de cálcio. Não só reduz a carga orgânica das águas residuais, como também permite uma precipitação de cálcio direcionada, o que evita depósitos nos sistemas a jusante. Isto assegura um funcionamento estável e reduz significativamente os custos de manutenção. A ALMA BHU GMR da ALMA BHU é, por conseguinte, ideal para aplicações industriais em que as elevadas concentrações de cálcio nas águas residuais constituem um desafio fundamental.
Foto: Fotos do nosso reator anaeróbio de mistura de gases ALMA BHU GMR
Conclusão
A CQO é um parâmetro decisivo no tratamento biológico de águas residuais que descreve a quantidade de compostos orgânicos que podem ser degradados por unidade de volume de um reator. Tem uma influência significativa na eficiência, dimensionamento e custos operacionais de uma estação de tratamento de águas residuais. Com as soluções personalizadas da ALMAWATECH, as empresas podem tratar as suas águas residuais de forma eficiente e controlar de forma óptima a carga de CQO, de modo a cumprir os requisitos legais e os objectivos operacionais.
