A concentração de entrada é a quantidade de substâncias dissolvidas, suspensas ou coloidais contidas num determinado volume de água ou de águas residuais na entrada de um sistema. É um parâmetro central na tecnologia da água e das águas residuais industriaisuma vez que determina significativamente o dimensionamento, o funcionamento e a eficiência das estações de tratamento. O conhecimento exato da concentração de alimentação é essencial para determinar os passos corretos do processo e as dosagens químicas e para garantir uma qualidade consistentemente elevada do tratamento de águas residuais.
Índice
Definição técnica e medição
A concentração à entrada é medida para diferentes substâncias ou parâmetros, dependendo do tipo de água residual a ser tratada. Os parâmetros e unidades típicos são
Carga orgânica:
- Carência química de oxigénio (CQO) em mg/L.
- Carência bioquímica de oxigénio (CBO₅) em mg/L.
- Carbono orgânico total (TOC) em mg/L.
Substâncias inorgânicas:
- Metais pesados como o níquel, o zinco ou o cobre em mg/L.
- Nutrientes como o amónio (NH₄⁺), o nitrato (NO₃-) e o fosfato (PO₄³-) em mg/L.
Sólidos e sólidos em suspensão:
- Sólidos totais (TS, Total Solids) em mg/L.
- Substâncias configuráveis em mL/L.
Salinidade e iões:
- Condutividade eléctrica em µS/cm.
- Cloretos, sulfatos e outros sais em mg/L.
A concentração da alimentação é normalmente medida utilizando tecnologia de análise em linha ou por amostragem manual e análise laboratorial. A monitorização contínua é particularmente vantajosa em processos com condições de alimentação flutuantes.
Importância da concentração de entrada na tecnologia da água industrial e das águas residuais
Dimensionamento e conceção de sistemas
A concentração de entrada constitui a base para o dimensionamento e o projeto técnico das estações de tratamento de água e de águas residuais. Ela determina:
- Dimensões do reator: Volume e tempo de retenção hidráulica em reactores biológicos ou químicos.
- Requisitos químicos: quantidade e tipo de precipitantes, floculantes, desinfectantes ou produtos químicos de neutralização.
- Sistemas de filtração: Conceção de processos de membrana como a osmose inversa (RO) ou a ultrafiltração (UF).
Otimização operacional e controlo de processos
Uma concentração de alimentação estável é crucial para minimizar as flutuações do processo. As flutuações na concentração da alimentação podem levar a:
- sobrecarga dos reactores biológicos, o que reduz a eficácia da remoção dos poluentes.
- Dosagem insuficiente de produtos químicos em processos físico-químicos, o que significa que os limites legais de descarga não podem ser cumpridos.
Cumprimento dos limites legais
A concentração de entrada influencia diretamente o cumprimento dos limites legais de descarga de águas residuais tratadas. Por exemplo, a instalação tem de garantir que a qualidade das águas residuais na saída cumpre os valores-limite, mesmo com concentrações de entrada elevadas.
Eficiência energética e dos recursos
As instalações com concentrações de alimentação fortemente flutuantes requerem um maior fornecimento de energia (por exemplo, para arejamento em fases biológicas) e consumo de químicos, o que aumenta os custos operacionais. O conhecimento exato da concentração da ração permite uma gestão operacional optimizada.
Foto: O nosso reator anaeróbio de biogás ALMA BHU GMR: O dimensionamento e a conceção do reator baseiam-se na concentração da alimentação, a fim de garantir uma produção óptima de biogás e a estabilidade do processo.
Flutuações na concentração do alimento
As águas residuais industriais apresentam frequentemente fortes flutuações na concentração afluente. Estas podem ser causadas pelos seguintes factores:
Processos de produção:
- As alterações no ciclo de produção conduzem a concentrações variáveis de substâncias, por exemplo, devido a processos de limpeza, enxaguamento ou operação em lote.
Esgotos combinados:
- As águas residuais de diferentes processos são reunidas num único sistema de recolha, o que dá origem a composições muito diferentes.
Influências climatéricas:
- Os efeitos de diluição podem ocorrer durante as chuvas, enquanto as águas residuais concentradas dominam durante o tempo seco.
Estratégias de homogeneização
Os tanques-tampão ou tanques de compensação são utilizados para compensar estas flutuações. Estes permitem:
- Amortecimento hidráulico: evitar picos de carga.
- Homogeneização: Compensação das diferenças de concentração para garantir uma qualidade constante dos alimentos.
Exemplos de aplicações
1. tratamento químico-físico
Nas instalações físico-químicas (instalações CP), a concentração da alimentação é utilizada para calcular a dosagem do precipitante e do floculante. Exemplo:
- Altas concentrações de metais pesados (por exemplo, Ni²⁺, Cr³⁺) requerem maiores quantidades de precipitantes, como cloreto de ferro (III) ou sulfato de alumínio.
2. tratamento biológico de águas residuais
Nas fases de tratamento biológico, como o processo de lamas activadas, a concentração de CQO ou CBO₅ no afluente é decisiva para
- A taxa de arejamento: Um valor elevado de CQO requer um fornecimento mais intensivo de oxigénio.
- Controlo da idade das lamas: Ajuste da idade das lamas e da concentração de biomassa à carga.
3. processo de membrana
No caso da osmose inversa ou da ultrafiltração, a concentração da alimentação influencia a qualidade da água:
- Carga da membrana: Concentrações elevadas de sólidos podem causar incrustações.
- Pré-tratamento químico: Remoção de formadores de dureza (Ca²⁺, Mg²⁺) ou substâncias orgânicas para evitar incrustações.
- Cálculo da área de membrana e dos tubos de pressão necessários
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO: O cálculo exato da área de superfície da membrana necessária baseia-se em grande parte nas concentrações de alimentação, a fim de garantir um desempenho e uma eficiência óptimos.
Desafios práticos
Incertezas de medição:
- As medições contínuas em linha podem tornar-se imprecisas devido a interferências ou contaminação do sensor. É necessária uma calibração regular dos sensores.
Valores extremos no afluxo:
- Os picos de carga súbitos (por exemplo, durante as paragens de produção) podem sobrecarregar os reactores ou os processos químicos.
Elevada variabilidade com águas residuais mistas:
- As águas residuais de diferentes processos requerem conceitos de sistemas flexíveis que possam reagir a concentrações de alimentação variáveis.
Conclusão
A concentração de entrada é um parâmetro fundamental na tecnologia da água e das águas residuais industriais. Tem uma influência significativa na conceção, funcionamento e eficiência das estações de tratamento. O conhecimento exato e a monitorização da concentração de alimentação permitem compensar as flutuações, utilizar os produtos químicos de forma eficiente e garantir o cumprimento dos limites legais.
Através da utilização de tecnologias modernas, como sensores em linha, sistemas tampão e conceitos de controlo adaptativo, o tratamento de águas residuais pode ser adaptado aos desafios das concentrações de alimentação variáveis, garantindo um desempenho estável e eficiente em termos de recursos da instalação.
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