A eliminação de fosfatos é um processo fundamental no tratamento de águas industriais e de águas residuais que tem como objetivo remover os compostos de fósforo da água ou das águas residuais. Os fosfatos são nutrientes essenciais para o crescimento dos organismos, mas um excesso de fosfatos nas águas naturais conduz à eutrofização, que perturba o equilíbrio ecológico. A eliminação de fosfatos é, por conseguinte, crucial para minimizar a poluição ambiental e cumprir os limites legais.
Índice
Importância da eliminação de fosfatos
Evitar a eutrofização:
- Os fosfatos promovem o crescimento de algas e plantas aquáticas, o que, em excesso, leva à deficiência de oxigénio e à mortalidade dos peixes nas massas de água.
- Particularmente crítico em rios, lagos e águas costeiras.
Conformidade com os regulamentos legais:
- Muitos países têm limites rigorosos para o teor de fósforo nas águas residuais. Por exemplo, o valor limite permitido para o fósforo total na Alemanha é normalmente de 1-2 mg/L.
Reutilização da água:
- Para a utilização industrial ou para a reciclagem de água, as concentrações de fosfato devem ser reduzidas para evitar a corrosão, a incrustação ou a contaminação biológica.
Reciclagem do fósforo:
- Os fosfatos são uma matéria-prima limitada que é utilizada como fertilizante, sobretudo na agricultura. A sua recuperação a partir das águas residuais é um passo importante para a conservação dos recursos.
Princípios químicos e biológicos da eliminação de fosfatos
O fósforo forma-se na água:
- Ortofosfatos (PO₄³-): Diretamente disponíveis do ponto de vista biológico e solúveis em água.
- Polifosfatos: Condensados de ortofosfatos utilizados em processos industriais, que são convertidos em ortofosfatos por hidrólise.
- Fósforo ligado organicamente: Componente de substâncias orgânicas como a biomassa ou os agentes de limpeza.
Reacções químicas relevantes:
- Precipitação de fosfatos: Formação de compostos pouco solúveis, como o fosfato de ferro ou o fosfato de cálcio.
- Absorção biológica: Absorção de fosfato por microrganismos sob a forma de polifosfatos.
Processo de eliminação de fosfatos
A eliminação de fosfatos pode ser efectuada através de processos físicos, químicos ou biológicos. Na prática, é frequentemente utilizada uma combinação destas abordagens.
1. eliminação química de fosfatos
- Princípio: Adição de precipitantes que formam compostos pouco solúveis com os fosfatos.
- Precipitantes típicos:
- Sais de ferro (por exemplo, FeCl₃, FeSO₄): Formação de fosfato de ferro(III).
- Sais de alumínio (por exemplo, Al₂(SO₄)₃): Formação de fosfato de alumínio.
- Sais de cálcio (por exemplo, leite de cal, Ca(OH)₂): Formação de hidroxiapatite.
- Aplicações:
- Diretamente no tratamento das águas residuais (precipitação simultânea no tanque de arejamento).
- Pós-precipitação no clarificador secundário.
- Vantagens:
- Elevada eficiência na remoção de ortofosfatos.
- Desvantagens:
- Aumento da produção de lamas, que devem ser eliminadas.
- Custos para os precipitantes.
Foto: A nossa instalação de flotação ALMA NeoDAF para a remoção de fosfatos da lagoa Schultheis em Offenbach, instalada no contentor da sala técnica ALMA MODUL
2. eliminação biológica de fosfatos (processo Bio-P)
- Princípio: Utilização de organismos acumuladores de polifosfato (PAO) que armazenam fosfato nas suas células.
- Processo:
- Na zona anaeróbia, os PAO libertam fosfato para obter energia a partir de polifosfatos armazenados.
- Na zona aeróbia, absorvem mais fosfato do que aquele que libertaram anteriormente.
- Vantagens:
- Custos operacionais mais baixos do que os processos químicos.
- Redução do consumo de produtos químicos.
- Desvantagens:
- Dependência de condições de funcionamento estáveis (temperatura, valor de pH, rácios de nutrientes).
- Não é eficaz com concentrações elevadas de fósforo.
Foto: Eliminação biológica do fósforo das águas residuais da nossa unidade de biogás ALMA BHU GMR
3. processo de membrana
- Mecanismo: Utilização de osmose inversa (OR) ou nanofiltração (NF) para reter os fosfatos dissolvidos.
- Aplicação: Tratamento de águas residuais industriais com elevadas concentrações de fosfatos.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO Process para a produção de água desmineralizada
4. adsorção
- Mecanismo: Utilização de adsorventes como o carvão ativado, o hidróxido de ferro ou os zeólitos para ligar os fosfatos.
- Aplicação: Adequado para concentrações baixas de fosfato em estações de tratamento de água potável.
Foto: O nosso sistema de filtração por carvão ativado ALMA FIL AK com filtração multicamada a montante
Procedimentos combinados
Na prática, é frequentemente utilizada uma combinação de eliminação biológica e química de fosfatos para atingir a máxima eficiência:
- Precipitação simultânea: Adição de precipitantes diretamente na cuba de arejamento.
- Pós-precipitação: Precipitação química após tratamento biológico para remover o fósforo residual.
- Precipitação de estruvite: Recuperação de fosfato sob a forma de fosfato de magnésio e amónio (estruvite), que pode ser utilizado como fertilizante.
Desafios e soluções
Elevados custos de funcionamento dos processos químicos:
- Solução: Otimização da dosagem e integração dos processos biológicos.
Aumento da produção de lamas:
- Solução: Melhoria da desidratação e da utilização térmica das lamas.
Concentrações flutuantes de fósforo:
- Solução: tamponamento através de tanques de mistura e monitorização contínua do processo.
Eficiência biológica limitada:
- Solução: Combinação com precipitação química para garantir o cumprimento dos limites legais.
Conclusão
A eliminação de fosfatos é um processo complexo mas indispensável no tratamento de água e de águas residuais. A escolha do processo correto depende dos requisitos para a eliminação do fósforo, das condições de funcionamento e dos recursos disponíveis. Uma combinação de processos biológicos e químicos oferece frequentemente a melhor solução para garantir tanto os objectivos ambientais como a eficiência económica. Abordagens modernas, como a reciclagem de fosfato, também contribuem para a utilização sustentável desta valiosa matéria-prima.
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