O nitrato é um composto químico e um produto final do ciclo biológico do azoto que é produzido pelo processo de oxidação do amónio e do nitrito nas águas residuais. O nitrato desempenha um papel central no tratamento de águas residuais industriais, especialmente na remoção de azoto, a fim de cumprir os requisitos legais para a descarga de águas residuais em massas de água. Embora o nitrato seja menos tóxico do que o amónio e o nitrito, é um poluente ambiental em concentrações elevadas, nomeadamente por promover a eutrofização (sobrecarga de nutrientes) nas massas de água, o que pode aumentar o crescimento de algas e a depleção de oxigénio.
Índice
Contexto técnico e desenvolvimento
O nitrato é formado durante a nitrificação, um processo biológico em que os compostos contendo azoto são convertidos por microrganismos:
- Oxidação do amónio (primeira fase da nitrificação):
- Na primeira fase da nitrificação, o amónio (NH₄⁺) é oxidado a nitrito (NO₂-) por bactérias oxidantes de amónio (AOB).
- Oxidação de nitritos (segunda fase da nitrificação):
- Na segunda fase, o nitrito é oxidado a nitrato (NO₃-) por bactérias oxidantes de nitrito (NOB).
- Equação de reação:
O nitrato é considerado relativamente estável e acumula-se em massas de água naturais e artificiais se não for removido. Pode acumular-se fortemente na água potável e nas zonas agrícolas devido à utilização de fertilizantes e ao tratamento inadequado das águas residuais.
Importância do nitrato no tratamento da água
A remoção de nitratos está a tornar-se cada vez mais importante no tratamento de águas residuais, uma vez que níveis elevados de nitratos podem levar à poluição dos recursos hídricos. O próprio nitrato é prejudicial para a saúde em concentrações elevadas, especialmente no abastecimento de água potável, uma vez que pode provocar metahemoglobinemia (também conhecida como "síndrome do bebé azul") em bebés. Na União Europeia, o valor-limite para o nitrato na água potável é de 50 mg/l, o que sublinha a necessidade de uma remoção eficiente do nitrato das águas residuais.
Remoção de nitratos no tratamento de águas residuais
A remoção de nitratos das águas residuais é normalmente conseguida através da desnitrificação, um processo biológico no qual o nitrato é reduzido a azoto gasoso (N₂) por bactérias desnitrificantes em condições anóxicas. Este processo é particularmente eficiente em reactores anóxicos ou estações de tratamento de águas residuais onde são adicionadas fontes de carbono para fornecer às bactérias o substrato necessário para reduzir o nitrato.
Foto: Tanque de desnitrificação e nitrificação para águas residuais industriais da indústria alimentar no Chile, fábrica ALMA BHU BIO
Processo de desnitrificação
A desnitrificação é um processo biológico em várias fases no qual o nitrato é reduzido a azoto gasoso (N₂) através de vários produtos intermédios (NO₂-, NO, N₂O). A desnitrificação ocorre de acordo com a seguinte cadeia de reação:
Este processo requer condições anóxicas, ou seja, falta de oxigénio, bem como uma fonte de carbono orgânico (por exemplo, metanol, etanol ou acetato) para alimentar os microrganismos desnitrificantes.
Desafios e condições de funcionamento para a remoção de nitratos
Falta de oxigénio: A desnitrificação só pode ter lugar num ambiente onde não existe oxigénio livre. A falta de oxigénio garante que os microrganismos utilizem o nitrato como aceitador de electrões.
Fonte de carbono: Como o processo de desnitrificação requer uma fonte de carbono orgânico, a adição de substratos é frequentemente necessária se as águas residuais não contiverem carbono orgânico suficiente.
Temperatura: A desnitrificação é altamente dependente da temperatura. A temperatura óptima situa-se entre 15 °C e 30 °C, embora condições mais frias possam abrandar consideravelmente o processo.
Relevância ambiental do nitrato
- Eutrofização: Os nitratos contribuem significativamente para a fertilização excessiva das massas de água, o que promove o crescimento de algas e de outras plantas aquáticas. Isto leva a uma falta de oxigénio nas massas de água afectadas e põe em risco a vida aquática.
- Poluição da água potável: Nas regiões agrícolas, os nitratos dos fertilizantes podem penetrar nas águas subterrâneas, o que põe em risco o abastecimento de água potável. Neste caso, são necessários processos eficazes de tratamento de águas residuais para remover o nitrato antes de ser descarregado.
Soluções ALMAWATECH para a remoção de nitratos
A ALMAWATECH oferece soluções personalizadas para a remoção eficiente de nitratos de águas residuais industriais. Estas soluções incluem
Biografia da ALMA BHU
A nossa instalação de lamas activadas biologicamente combina a nitrificação e a desnitrificação num sistema modular concebido para grandes fluxos de águas residuais. Esta instalação pode tratar até 500 m³/h de águas residuais com uma elevada carga de azoto. A nitrificação ocorre na fase de arejamento, que é regulada por sistemas de controlo automático para otimizar o fornecimento de oxigénio e outros parâmetros.
ALMA BioFil Compacto
Este sistema compacto de biofiltração para pequenos fluxos de águas residuais (até 100 m³/h) combina a nitrificação e a desnitrificação num sistema eficiente. É ideal como pré-tratamento para sistemas de membranas a jusante e reduz os compostos de azoto que podem provocar incrustações nos sistemas de osmose inversa.
Foto: Desenho 3D do nosso sistema de filtragem biologicamente ativado ALMA BioFil Compact
ALMA BHU BAF
A instalação de biofiltração de betão em grande escala oferece uma nitrificação eficiente para fluxos de águas residuais até 1.000 m³/h. Esta instalação utiliza um sistema integrado de zonas aeróbias e anóxicas para maximizar a remoção de azoto. Particularmente adequada para a indústria alimentar e de bebidas, bem como para fluxos de águas residuais municipais.
Foto: Foto da nossa filtração biologicamente activada, um processo combinado de limpeza mecânica e biodegradação(ALMA BHU BAF)
Conclusão
O nitrato é um produto final do ciclo biológico do azoto que, em concentrações elevadas, pode ser prejudicial para o ambiente e para a saúde humana. A remoção de nitratos das águas residuais é crucial para proteger o ambiente e cumprir os limites legais. Com as tecnologias avançadas da ALMAWATECH, os processos de nitrificação e desnitrificação podem ser eficientemente integrados em estações de tratamento de águas residuais industriais para garantir a remoção completa do nitrogénio.
