O revestimento industrial de superfícies compreende uma variedade de processos, incluindo a pintura, a galvanoplastia, o revestimento em pó e a anodização, que são utilizados para o acabamento funcional e decorativo de superfícies. Estes processos geram frequentemente águas residuais com ingredientes complexos e por vezes problemáticos que requerem um tratamento especializado das águas residuais. O texto seguinte descreve a composição das águas residuais, os desafios típicos e os processos técnicos de tratamento comprovados.
Índice
Composição das águas residuais
As águas residuais dos processos de revestimento de superfícies dependem muito do tipo de processo de revestimento e dos produtos químicos utilizados. Os ingredientes típicos são
Metais pesados
- Os metais pesados, como o crómio, o níquel, o zinco, o cobre ou o cádmio, têm origem em banhos galvânicos, processos de anodização e revestimentos de proteção contra a corrosão.
- Estas substâncias são tóxicas e só podem ser descarregadas na rede de águas residuais em concentrações muito baixas.
Substâncias orgânicas
- Solventes orgânicos, tensioactivos, óleos e gorduras provenientes de processos de limpeza ou de trabalhos de pintura.
- Em muitos casos, estas substâncias não são facilmente biodegradáveis.
Agente complexante
- Substâncias como o EDTA ou o citrato, que são utilizadas em processos galvânicos para estabilizar iões metálicos, podem tornar mais difícil a separação de metais pesados no tratamento de águas residuais.
Ácidos e álcalis
- As águas residuais do pré-tratamento, como a decapagem ou o desengorduramento, contêm frequentemente ácidos fortes (por exemplo, ácido sulfúrico ou nítrico) ou álcalis (por exemplo, soda cáustica ou solução de hidróxido de potássio).
- Isto leva a flutuações de pH que têm de ser neutralizadas.
Sólidos e sólidos em suspensão
- Partículas provenientes de processos de retificação, polimento e revestimento, tais como poeiras metálicas ou resíduos de pigmentos.
Fosfatos
- Frequentemente utilizado no pré-tratamento para formar camadas de conversão, por exemplo, fosfato de zinco, que preparam o substrato para o revestimento.
Desafios técnicos
O tratamento de águas residuais provenientes do revestimento de superfícies coloca grandes exigências à tecnologia das instalações e à compreensão dos processos. Os desafios típicos são
Remoção de metais pesados
- Os metais pesados não só devem ser removidos, como também devem ser separados sob a forma de lamas estáveis para evitar a sua redissolução na água.
Manuseamento de agentes complexantes
- Os agentes complexantes dificultam a precipitação dos metais pesados, uma vez que os mantêm numa forma solúvel. Neste caso, são necessárias estratégias de processo específicas.
Diversidade química
- O grande número de produtos químicos utilizados e as suas possíveis interações tornam difícil a seleção dos melhores métodos de tratamento.
Flutuações de pH
- Os fluxos de águas residuais de diferentes fases do processo têm frequentemente valores de pH fortemente flutuantes, que têm de ser regulados para garantir a eficiência das fases de tratamento a jusante.
Conformidade com os requisitos legais
- Os limites rigorosos para os metais pesados, a CQO (carência química de oxigénio) e outros parâmetros tornam essencial um tratamento exaustivo das águas residuais.
Processo de tratamento de águas residuais
O tratamento de águas residuais provenientes de processos de revestimento de superfícies é efectuado em várias etapas coordenadas. É frequentemente necessária uma combinação de processos mecânicos, físico-químicos e biológicos.
1. pré-tratamento mecânico
- Ancinhos e peneiras: Remoção de partículas grosseiras e matéria em suspensão.
- Filtração: Remoção de sólidos não dissolvidos.
- Filtros prensa: Concentração das lamas produzidas durante o processo.
Foto: O nosso sistema de filtração ALMA BHU SMF em betão para grandes caudais de águas residuais
2. tratamento químico-físico
O tratamento químico-físico é uma etapa essencial do tratamento das águas residuais industriais. Combina reacções químicas e processos físicos para remover especificamente os poluentes ou alterar as suas propriedades de modo a que possam ser mais facilmente separados ou tornados inofensivos. Os principais processos e o seu funcionamento são explicados em pormenor a seguir.
Neutralização
A neutralização é utilizada para regular o valor do pH nas águas residuais, particularmente no caso de águas residuais altamente ácidas ou alcalinas, como as provenientes de processos de decapagem, desengorduramento ou limpeza.
- Funcionalidade:
- Bei saurem Abwasser (pH < 6) wird eine Alkalizugabe wie Natronlauge (NaOH), Kalkmilch (Ca(OH)₂) oder Soda (Na₂CO₃) durchgeführt.
- Os ácidos como o ácido sulfúrico (H₂SO₄) ou o ácido clorídrico (HCl) são utilizados para águas residuais alcalinas (pH > 9).
- Tecnologia de processos:
- Os sistemas modernos funcionam com circuitos de controlo do pH que permitem uma dosagem precisa dos produtos químicos de neutralização. O valor do pH é continuamente monitorizado e ajustado automaticamente.
- Importância:
- Um valor de pH neutro (6,5-8,5) é crucial para a eficiência dos processos a jusante, como as fases de precipitação e tratamento biológico. Uma neutralização correta também protege os materiais do sistema contra a corrosão.
Precipitação e floculação
A precipitação e a floculação são processos-chave para a remoção de metais pesados dissolvidos, impurezas coloidais e outras substâncias problemáticas.
- Abate:
- Ao adicionar precipitantes como leite de cal, sulfureto de sódio (Na₂S) ou cloreto de ferro (III) (FeCl₃), as substâncias dissolvidas são quimicamente convertidas em compostos insolúveis. Os metais pesados, como o zinco ou o níquel, formam hidróxidos ou sulfuretos, que podem ser separados das águas residuais.
- Floculação:
- Os floculantes, normalmente polímeros sintéticos ou naturais, promovem a agregação dos produtos de precipitação formados em flocos maiores. Estas partículas depositam-se mais facilmente ou podem ser removidas em processos subsequentes, como a flotação.
- Exemplo prático:
- No tratamento de superfícies, a precipitação e a floculação são utilizadas para remover eficazmente os metais pesados das águas residuais galvânicas ou dos banhos de decapagem.
Processo redox
Os processos redox são processos químicos que alteram os estados de oxidação ou de redução dos poluentes, a fim de reduzir as suas propriedades tóxicas ou facilitar a sua separação.
- Procedimentos de redução:
- O crómio (VI), um metal pesado altamente tóxico, é frequentemente reduzido com ditionito de sódio (Na₂S₂O₄) ou ácido sulfuroso a crómio (III), que precipita sob a forma de hidróxido de crómio.
- Processos oxidativos:
- Os poluentes orgânicos ou cianetos são tornados inofensivos com agentes oxidantes como o peróxido de hidrogénio (H₂O₂), o ozono (O₃) ou o permanganato de potássio (KMnO₄).
- Vantagens:
- Os processos redox são altamente específicos e podem ser utilizados para atingir determinados poluentes. São particularmente adequados para águas residuais que contenham substâncias tóxicas ou pouco degradáveis.
Foto: O nosso sistema CP com neutralização e filtração por carvão ativado para o pré-tratamento de águas residuais contendo metais pesados antes da osmose inversa
3. Flotação por ar dissolvido (DAF)
A flotação por ar dissolvido (DAF ) é um processo físico que é particularmente eficaz na remoção de óleos, gorduras e sólidos finamente dispersos.
- Funcionalidade:
- A água pressurizada que foi saturada com ar é descarregada nas águas residuais. A despressurização cria bolhas de ar microscópicas que se ligam a partículas e gorduras e as transportam para a superfície da água.
- Áreas de aplicação:
- Particularmente adequado para águas residuais oleosas ou águas residuais de tratamentos de superfície, como em oficinas de pintura.
- Vantagens:
- A tecnologia DAF, como a ALMA NeoDAF, oferece uma elevada eficiência de separação com uma utilização mínima de produtos químicos e pode ser adaptada de forma flexível a diferentes volumes de águas residuais.
Foto: O nosso sistema de flotação ALMA NeoDAF com dosagem proporcional à carga de precipitantes e floculantes
4. permuta iónica
A permuta iónica é um processo altamente especializado para a remoção de iões dissolvidos, tais como metais pesados ou sais de águas residuais.
- Funcionalidade:
- As resinas especiais ligam especificamente catiões (por exemplo, níquel, zinco) ou aniões (por exemplo, nitratos, sulfatos) trocando-os com outros iões (por exemplo, sódio ou cloreto).
- Aplicação:
- A permuta iónica é ideal para o pós-tratamento de águas residuais para reduzir as concentrações residuais de metais pesados abaixo dos limites legais.
- Regeneração:
- Após a saturação, as resinas são regeneradas, normalmente por lavagem com ácidos ou álcalis.
Foto: Os nossos filtros multicamada ALMA FIL com permutador de iões ALMA ION a jusante
4. processo de membrana
Os processos de membrana utilizam membranas semi-permeáveis para separar eficazmente substâncias dissolvidas, colóides e partículas. São indispensáveis no tratamento químico-físico, especialmente quando são colocadas elevadas exigências à pureza da água.
- Ultrafiltração (UF):
- Remove sólidos em suspensão, bactérias e macromoléculas. É frequentemente utilizado como precursor de outros processos.
- Nanofiltração (NF):
- Separação de sais dissolvidos e de moléculas orgânicas de peso molecular médio.
- Osmose inversa (RO):
- Utilizada para os mais elevados requisitos de pureza, por exemplo, para a remoção completa de sais dissolvidos, metais e substâncias orgânicas. A água tratada pode ser reutilizada, o que reduz os custos operacionais e conserva os recursos.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa para a reciclagem de água na empresa
Pós-tratamento e circulação
Muitas empresas de revestimento de superfícies recorrem à reciclagem de água para reduzir os custos e conservar os recursos. A qualidade da água tratada tem de cumprir os requisitos do processo:
- Filtração por carvão ativado: Eliminação de resíduos orgânicos e odores.
- Polimento por osmose inversa: Produção de água de elevada pureza para reutilização em banhos de galvanoplastia ou como água de enxaguamento.
- Desinfeção UV: Destruição da contaminação microbiológica que pode ocorrer nos ciclos de reciclagem.
Conclusão
O tratamento de águas residuais na indústria de revestimento de superfícies é uma tarefa tecnicamente exigente que requer uma combinação precisa de processos. Para além de cumprir os requisitos legais, um tratamento eficiente também permite a recuperação de recursos e a redução dos custos operacionais.
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