A estação de oxidação é um componente essencial no tratamento de água e de águas residuais. É utilizada para a remoção direcionada de poluentes orgânicos e inorgânicos através de processos de oxidação química ou físico-química. Estes sistemas são amplamente utilizados na tecnologia da água industrial, particularmente no tratamento de águas residuais contaminadas, na redução de micropoluentes, na remoção de odores e na desinfeção.

Este artigo fornece uma descrição pormenorizada da funcionalidade, das tecnologias utilizadas, do contexto químico e das aplicações específicas das instalações de oxidação. Além disso, são apresentados os desafios no planeamento e operação, bem como as suas soluções.

Fundamentos dos processos de oxidação

Os processos de oxidação baseiam-se na reação química de dadores de electrões (poluentes) com agentes oxidantes, através dos quais os poluentes são convertidos em compostos mais inofensivos. Nas instalações de oxidação são utilizados vários agentes oxidantes e variantes de processo, que diferem em termos de eficácia e objectivos.

Agentes oxidantes típicos:

1. Ozono (O₃):

   • Agente oxidante forte para o tratamento de compostos orgânicos e desinfeção.

2. Cloro (Cl₂):

   • Agente oxidante clássico para processos de desinfeção e esterilização.

3. Peróxido de hidrogénio (H₂O₂):

   • Elevado poder oxidante, frequentemente em combinação com luz UV ou catalisadores.

4. Permanganato de potássio (KMnO₄):

   • Utilizado para remover ferro, manganês e sulfureto de hidrogénio.

5. Luz UV:

   • Promoção da formação de radicais em combinação com agentes oxidantes como o ozono ou o H₂O₂.

Conceção e componentes de um sistema de oxidação

Um sistema de oxidação é constituído por vários componentes essenciais que permitem e optimizam o processo de oxidação. A estrutura varia consoante o processo de oxidação utilizado.

1. Sistema de dosagem do agente oxidante

• Função: Dosagem precisa de agentes oxidantes como o ozono, o cloro ou o peróxido de hidrogénio.
• Tecnologia:
  • Bombas doseadoras para agentes oxidantes líquidos.
  • Ozonizadores para a produção de ozono no local.

2. câmara do reator

• Função: Prever o tempo de contacto e a mistura necessários entre o agente oxidante e o meio a tratar.
• Conceção:
  • Reactores pressurizados: Para processos que ocorrem sob alta pressão.
  • Bacias de contacto: Sistemas abertos para aplicações de grande volume.

3. sistemas de mistura

• Tecnologia:
  • Difusores, injectores Venturi ou misturadores estáticos para uma distribuição uniforme do agente oxidante.

4. sistema de controlo

• Função: Monitorização e controlo da dosagem, do fluxo, da pressão e da temperatura.
• Tecnologia:
  • Controlo automatizado com sensores (por exemplo, dispositivos de medição redox ou de pH).

5. Tratamento de gases de escape ou de subprodutos

• Função: Remoção ou neutralização de subprodutos, tais como excesso de ozono ou compostos de cloro resultantes.
• Tecnologia:
  • Filtro de carvão ativado para tratamento de gases.
  • Sistemas de neutralização de águas residuais.

Funcionalidade e variantes dos sistemas de oxidação

A funcionalidade de um sistema de oxidaçãodepende em grande medida do processo de oxidação selecionado. Os processos mais comuns são explicados em pormenor abaixo.

1. sistemas de ozono

• Utilizar:
  • Remoção de micropoluentes, desinfeção, redução da cor.
• Mecanismo:
  • Oxidação direta por moléculas de ozono e oxidação indireta por radicais hidroxilo (-OH).

2. sistemas UV/H₂O₂ (oxidação suportada por UV)

• Utilizar:
  • Degradação de compostos orgânicos, tais como resíduos farmacêuticos e pesticidas.
• Mecanismo:
  • A radiação UV ativa o peróxido de hidrogénio para formar radicais hidroxilo.

3. sistemas de dosagem de cloro

• Utilizar:
  • Desinfeção, oxidação do ferro e do manganês.
• Mecanismo:
  • Oxidação de poluentes pelo ácido hipocloroso (HOCl).