A quarta fase de tratamento é uma extensão do tratamento convencional de águas residuais que vai além dos processos mecânicos (primeira fase), biológicos (segunda fase) e físico-químicos (terceira fase). É utilizada para eliminar vestígios de substâncias e micropoluentes, como resíduos farmacêuticos, hormonas, pesticidas, microplásticos ou outros compostos orgânicos e inorgânicos que os processos convencionais não conseguem eliminar completamente das águas residuais. Isto protege os ecossistemas aquáticos sensíveis e garante uma melhor qualidade da água.
Índice
Contexto tecnológico da quarta fase de depuração
A quarta fase de tratamento inclui tecnologias altamente desenvolvidas, especificamente concebidas para remover substâncias vestigiais e micropoluentes com baixas concentrações, mas com um elevado impacto ambiental. Estas substâncias, como os resíduos farmacêuticos, as hormonas, os pesticidas, os microplásticos ou os produtos químicos industriais, chegam às águas residuais e constituem uma ameaça grave para as massas de água e os ecossistemas. Os processos utilizados combinam processos físicos, químicos e biológicos para alcançar o máximo desempenho de purificação.
1. adsorção por carvão ativado
A adsorção por carvão ativado é uma tecnologia comprovada para a remoção de poluentes orgânicos das águas residuais. O carvão ativado liga os poluentes na sua superfície porosa, removendo-os eficazmente da fase aquosa.
Tecnologia:
- Carvão ativado em pó (PAC):
O carvão ativado em pó é doseado diretamente nas águas residuais e depois removido por filtração ou sedimentação. Este processo é particularmente adequado para cargas variáveis, uma vez que a dosagem pode ser adaptada de forma flexível à concentração de poluentes. - Carvão ativado granulado (GAC):
O carvão ativado granulado é utilizado em filtros de adsorção instalados permanentemente. A água residual flui através dos leitos de carvão ativado, onde os poluentes são adsorvidos. O CAG é adequado para aplicações contínuas com cargas estáveis.
Áreas de aplicação:
- Remoção de poluentes orgânicos, como pesticidas, resíduos de medicamentos e hormonas.
- Redução de compostos intensivos em sabor e odor, especialmente em fluxos de água de processo.
Vantagens:
- Altamente eficaz na ligação de muitos poluentes orgânicos.
- Pode ser integrado de forma flexível nos sistemas existentes.
- Vasta gama de aplicações, desde estações de tratamento de águas residuais municipais a processos industriais.
Desvantagens:
- O carvão ativado requer uma regeneração ou substituição regular, o que implica custos.
- Se a água estiver muito contaminada, o processo de adsorção pode tornar-se ineficiente, uma vez que a capacidade do carvão ativado se esgota rapidamente.
Foto: Os nossos filtros multicamada ALMA FIL com filtros de carvão ativado ALMA FIL AK a jusante
2. ozonização
A ozonização é um processo de oxidação química que utiliza o ozono (O₃) como um forte agente oxidante para decompor os poluentes orgânicos. No processo, as moléculas complexas são decompostas em compostos mais pequenos e frequentemente mais biodegradáveis.
Tecnologia:
- O ozono é gerado a partir do oxigénio por descarga eléctrica e soprado para as águas residuais. Aí reage diretamente com os poluentes ou gera produtos de oxidação secundários, como os radicais hidroxilo, que têm um poder oxidante ainda mais forte.
- Os subprodutos como os bromatos, que se podem formar durante a oxidação do brometo, devem ser minimizados através de controlos de processo adequados.
Áreas de aplicação:
- Remoção de micropoluentes orgânicos, tais como hormonas, medicamentos, produtos químicos industriais e pesticidas.
- Melhorar a degradabilidade de substâncias difíceis de biodegradar antes do pós-tratamento biológico.
Vantagens:
- Eficiência muito elevada na decomposição de poluentes orgânicos.
- Tempos de reação rápidos e fácil integração nos processos de tratamento de águas residuais existentes.
Desvantagens:
- Elevada necessidade de energia para a produção de ozono.
- Necessidade de medidas técnicas para controlar subprodutos como o bromato.
3. Processos de oxidação avançados (POA)
Os POA estão entre os processos de oxidação mais avançados e utilizam a geração de radicais hidroxilo (OH-) para oxidar poluentes com elevada reatividade. Estes radicais decompõem mesmo compostos orgânicos teimosos que são difíceis ou impossíveis de decompor através de outros processos.
Tecnologias:
- Ozono e peróxido de hidrogénio (O₃/H₂O₂): A combinação aumenta a formação de radicais hidroxilo, o que aumenta a eficiência da oxidação.
- Luz UV com ozono ou peróxido de hidrogénio (UV/H₂O₂): A luz UV acelera a formação de radicais hidroxilo e permite a decomposição de moléculas complexas.
Áreas de aplicação:
- Degradação de poluentes orgânicos persistentes, tais como produtos químicos industriais, pesticidas e produtos farmacêuticos.
- Melhoria da biodegradabilidade, especialmente em combinação com processos de tratamento biológico a jusante.
Vantagens:
- Amplamente aplicável a uma vasta gama de poluentes.
- Eficaz mesmo com concentrações muito baixas de substâncias vestigiais.
Desvantagens:
- Elevado consumo de energia e funcionamento complexo.
- Requer uma monitorização precisa do processo e um planeamento cuidadoso do sistema.
Foto: Sistema UV em conjunto com a dosagem de agentes oxidantes como o peróxido de hidrogénio para a remoção de substâncias vestigiais(ALMA OXI UV)
4. processo de membrana
Os processos de membrana utilizam barreiras físicas para remover os poluentes das águas residuais. A nanofiltração (NF) e a osmose inversa (RO), em particular, desempenham um papel fundamental na quarta fase de purificação.
Tecnologia:
- Nanofiltração (NF):
Remove partículas e moléculas de tamanho médio, incluindo iões multivalentes e compostos orgânicos. - Osmose inversa (OR):
Utiliza membranas semipermeáveis para reter quase todas as substâncias dissolvidas, incluindo sais, micropoluentes e poluentes orgânicos.
Áreas de aplicação:
- Produção de água de alta pureza para aplicações industriais.
- Remoção de poluentes orgânicos, metais pesados e sais de águas residuais.
Vantagens:
- Taxa de retenção de poluentes muito elevada.
- Permite a recuperação e a reutilização da água.
Desvantagens:
- Elevada necessidade de energia devido à pressão necessária.
- Concentrar o ataque que requer tratamento adicional.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO para a eliminação de vestígios e micro poluentes
Domínios de aplicação da quarta fase de limpeza
A quarta fase de purificação é utilizada principalmente em indústrias e zonas onde a poluição por substâncias vestigiais é particularmente elevada ou onde é necessário proteger massas de água sensíveis:
Águas residuais industriais:
- As águas residuais das indústrias química, farmacêutica e alimentar contêm frequentemente compostos que são difíceis de decompor e que não podem ser completamente removidos pelos processos convencionais.
- São utilizadas tecnologias como a osmose inversa e a adsorção de carvão ativado para garantir o cumprimento dos requisitos legais.
Estações de tratamento de águas residuais municipais:
- Nas estações de tratamento de águas residuais municipais que tratam águas residuais contendo resíduos farmacêuticos e microplásticos, a quarta fase é um passo importante para a redução da poluição ambiental.
Reutilização da água:
- Tratamento de águas residuais para reutilização em processos industriais ou para irrigação em regiões com escassez de água.
Perspectivas futuras
A introdução da quarta fase de purificação está a ser impulsionada por requisitos legais e pela crescente preocupação social com a proteção da água. Os desenvolvimentos futuros incluem
- Otimização da eficiência energética: Redução dos requisitos energéticos para processos como a ozonização e os AOP.
- Integração em estações existentes: Desenvolvimento de soluções rentáveis para a adaptação de estações de tratamento de águas residuais existentes.
- Materiais inovadores: maior desenvolvimento de membranas e materiais de adsorção para melhorar a ligação de poluentes específicos.
Conclusão
A quarta fase de tratamento representa um avanço significativo no tratamento de águas residuais, respondendo aos desafios crescentes colocados por substâncias vestigiais e micropoluentes. A qualidade da água é melhorada de forma sustentável através da utilização orientada de tecnologias avançadas, como a adsorção de carvão ativado, a ozonização, os AOP e os processos de membrana. Isto dá um contributo importante para a proteção do ambiente e para a salvaguarda de recursos hídricos de elevada qualidade para as gerações futuras.
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