A nitrificação é um processo biológico no qual o amónio (NH₄⁺) é convertido em nitrito (NO₂-) e depois em nitrato (NO₃-). Este processo é uma parte central do ciclo do azoto e desempenha um papel importante no tratamento de águas residuais industriais para decompor os compostos de azoto e evitar que sejam descarregados nas massas de água. Os compostos de azoto, especialmente o amónio, podem ter um efeito tóxico em concentrações elevadas e poluir o ambiente, particularmente através da eutrofização (fertilização excessiva das massas de água), que pode levar à deficiência de oxigénio e à mortalidade dos peixes.
Índice
Contexto técnico e modo de funcionamento
A nitrificação ocorre em duas fases, que são efectuadas por microrganismos especializados:
1. oxidação do amónio:
- O primeiro passo é a oxidação do amónio em nitrito. Este processo é catalisado por bactérias oxidantes de amónio (AOB), como as Nitrosomonas.
- Equação de reação:
- Este passo produz protões (H⁺) que baixam o valor do pH da água, razão pela qual é importante um controlo cuidadoso do pH.
2. oxidação de nitritos:
- A segunda etapa é a oxidação do nitrito em nitrato, que é efectuada por bactérias oxidantes de nitrito (NOB ), como a Nitrobacter.
- Equação de reação:
- O nitrato é menos tóxico do que o amónio e o nitrito e pode ser removido das águas residuais através de outros processos, como a desnitrificação.
Áreas de aplicação no tratamento de águas residuais
A nitrificação é uma etapa essencial no tratamento de águas residuais industriais e municipais, especialmente em instalações que têm de processar cargas elevadas de azoto. Os campos de aplicação típicos incluem
- Estações de tratamento de águas residuais municipais: Aqui, a nitrificação é frequentemente utilizada em combinação com a desnitrificação para remover o amónio e o nitrato das águas residuais.
- Águas residuais industriais: A nitrificação é utilizada para reduzir o teor de azoto nas águas residuais em sectores industriais como a indústria alimentar e de bebidas, a indústria farmacêutica e a indústria química.
Condições de funcionamento da nitrificação
Para que a nitrificação seja efectiva, devem ser cumpridas as seguintes condições
- Fornecimento de oxigénio: A nitrificação é um processo aeróbio que requer oxigénio suficiente. O teor de oxigénio na água deve ser geralmente superior a 2 mg/litro.
- Valor do pH: O valor do pH deve situar-se entre 6,5 e 8,5 para maximizar a atividade das bactérias nitrificantes. Um valor de pH demasiado baixo pode inibir o crescimento das bactérias.
- Temperatura: A temperatura óptima para o processo de nitrificação situa-se entre 15 °C e 30 °C. Abaixo de 10 °C, o processo abranda consideravelmente, enquanto que temperaturas mais elevadas podem promover o crescimento bacteriano.
- Fontes de carbono: A nitrificação leva a uma redução da alcalinidade da água, pelo que pode ser necessário adicionar tampões de alcalinidade ou fontes externas de carbono para manter o pH estável.
Foto: Tanque de desnitrificação e nitrificação para águas residuais industriais da indústria alimentar no Chile, fábrica ALMA BHU BIO
Os desafios da nitrificação
Um desafio na nitrificação é a acidificação da água causada pela libertação de protões durante a oxidação do amónio. Em aplicações industriais, pode, portanto, ser necessário utilizar agentes reguladores de pH para manter o processo eficiente. Além disso, o processo pode ser mais lento a baixas temperaturas, o que pode exigir uma fonte de calor adicional ou ajustes especiais.
Vantagens da nitrificação
- Redução dos compostos tóxicos de azoto: O amónio e o nitrito são tóxicos em concentrações elevadas e podem provocar graves danos ambientais. A nitrificação ajuda a converter com segurança estes compostos em nitrato, que pode depois ser tratado ou removido.
- Melhoria da qualidade da água: Ao remover o amónio e o nitrito, a nitrificação melhora significativamente a qualidade da água, o que é crucial para o cumprimento dos requisitos legais de descarga de águas residuais.
- Adaptabilidade: A nitrificação pode ser adaptada a uma vasta gama de composições de águas residuais e condições de funcionamento e é um processo flexível para várias aplicações industriais.
Soluções ALMAWATECH para a nitrificação
A ALMAWATECH propõe sistemas especialmente desenvolvidos para otimizar os processos de nitrificação nas estações de tratamento de águas residuais industriais. As nossas soluções inovadoras 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
A nitrificação é um processo biológico indispensável para a remoção do azoto das águas residuais, que protege o ambiente dos compostos azotados nocivos. Com as tecnologias avançadas da ALMAWATECH, os processos de nitrificação podem ser integrados de forma óptima nas estações de tratamento de águas residuais industriais para alcançar uma elevada eficiência e economia de custos. As nossas soluções personalizadas oferecem flexibilidade e fiabilidade para satisfazer os requisitos mais exigentes de tratamento de águas residuais.
