O teor de substância seca (DS) é um parâmetro fundamental na tecnologia da água e das águas residuais e descreve a proporção de substâncias sólidas num meio em relação ao peso total. É expresso como uma percentagem (%) ou em gramas por quilograma (g) e descreve a massa dos sólidos remanescentes depois de a água ter sido completamente removida por evaporação.
O teor de matéria seca fornece informações importantes sobre a consistência de lamas, suspensões ou concentrados e é uma base para a avaliação, planeamento e otimização de processos no tratamento de água e de águas residuais.
Índice
Contexto técnico
O teor de matéria seca compreende a massa total de sólidos, que pode ser constituída por componentes inorgânicos e orgânicos:
Componentes orgânicos:
- Substâncias degradáveis como a biomassa, as gorduras, as proteínas e os hidratos de carbono.
- Caracterizado por lamas de depuração, resíduos orgânicos ou resíduos industriais.
Componentes inorgânicos:
- Minerais, metais, sais e produtos inorgânicos de precipitação.
- Frequentemente utilizado no tratamento químico de águas residuais ou no tratamento de resíduos do tratamento de água potável (por exemplo, lamas de cal).
O teor de matéria seca é determinado pela vaporização de toda a água livre e ligada a uma temperatura definida (geralmente 105 °C) no laboratório.
Determinação do teor de matéria seca
Método gravimétrico
O procedimento normalizado de acordo com a norma DIN EN 12880 é efectuado em várias etapas:
- Pesa-se uma amostra definida do meio a analisar.
- A amostra é seca numa estufa a 105 °C até que não haja mais alterações de massa.
- A amostra seca é novamente pesada.
- Forma-se o quociente entre a amostra húmida e a amostra seca.
Termogravimetria
- Os processos automatizados utilizam analisadores termogravimétricos que medem continuamente a alteração da massa durante a secagem.
Sistemas de medição em linha
- Os sensores modernos medem o teor de matéria seca em tempo real, por exemplo, utilizando tecnologia de micro-ondas ou NIR (infravermelhos próximos), especialmente em processos industriais.
Importância do teor de matéria seca na prática
Controlo de processos no tratamento de águas residuais
- O teor de matéria seca das lamas de depuração é um indicador importante da eficiência de processos como:
- Estabilização das lamas: Um teor mais elevado de matéria seca indica que permanece menos água nas lamas, o que facilita a estabilização e o armazenamento.
- Desidratação de lamas: O desempenho das centrifugadoras, prensas de correia ou prensas de filtro de câmara é avaliado com base no teor de matéria seca.
Foto: O nosso filtro prensa de câmara ALMA CFP para a desidratação de lamas de estações de tratamento de águas residuais
Avaliação de matérias-primas e resíduos
- O teor de matéria seca é utilizado para classificar as lamas e os resíduos, nomeadamente para efeitos de utilização ou eliminação:
- Produção de biogás:
- O teor de matéria seca é crucial para a dosagem de substratos e para a determinação do rendimento de gás.
- Combustão:
- Um elevado teor de matéria seca reduz a energia necessária para a secagem antes da utilização térmica.
- Produção de biogás:
Dimensionamento de sistemas
- A conceção de bombas, tanques e tubagens depende em grande medida do teor de matéria seca:
- Niedriger TS-Gehalt (< 5 %): Schlammeigenschaften ähneln Flüssigkeiten; Transport mittels Kreiselpumpen.
- Teor médio de matéria seca (5-15 %): As propriedades da bomba alteram-se; são necessárias bombas de parafuso excêntricas especiais.
- Elevado teor de matéria seca (> 15 %): É necessário o manuseamento de sólidos; sistemas de transporte, tais como transportadores de parafuso ou transportadores de correia.
Requisitos ambientais
- O teor de matéria seca é um parâmetro relevante para o cumprimento dos requisitos legais:
- Regulamento relativo às lamas de depuração:
- Definição de valores-limite para a matéria seca das lamas de depuração que é adequada para utilização agrícola.
- Eliminação de resíduos:
- Requisitos mínimos para o teor de matéria seca antes da deposição em aterro ou utilização.
- Regulamento relativo às lamas de depuração:
Processo para aumentar o teor de matéria seca
1. processo de drenagem
- Objetivo: Reduzir o teor de água e aumentar o teor de matéria seca.
- Processos mecânicos:
- Centrífugas: Elevado desempenho de desidratação, sendo possível atingir um teor de matéria seca de 20-30 %.
- Filtros prensa de câmaraDesidratação máxima com valores de matéria seca até 40 %.
- Prensas de correia: Adequadas para grandes fluxos de volume, valores de TS entre 15 e 25 %.
- Processos térmicos:
- Secagem direta (por exemplo, secador de tambor) para obter valores de matéria seca > 90 %.
2. tecnologias de compactação
- Prensas de parafuso: Redução mecânica do teor de água através da compactação.
- Hidrociclones: Separação de sólidos e líquidos por força centrífuga.
3. acondicionamento das lamas
- Floculante:
- Adição de polímeros ou coagulantes (por exemplo, sais de ferro ou alumínio) para melhorar a drenagem.
- Estabilização com cal:
- Adição de cal viva (CaO) ou cal hidratada (Ca(OH)2) para reter a água e estabilizar as lamas.
Foto: Centrifugadora decantadora para desidratação de lamas da nossa unidade de biogás anaeróbio ALMA BHU GMR
Vantagens do controlo do teor de matéria seca
Maior eficiência:
- Processos optimizados no tratamento de lamas e no tratamento de águas.
- Redução do consumo de energia nos processos de utilização térmica.
Redução de custos:
- Minimização dos custos de transporte e eliminação devido ao menor peso da água.
Benefícios ambientais:
- Redução do volume e da massa de resíduos que têm de ser eliminados ou reciclados.
Conclusão
O teor de matéria seca é um parâmetro essencial na tecnologia da água e das águas residuais industriais. Não serve apenas como indicador da qualidade das lamas e dos resíduos, mas é também a base para a otimização dos processos e para a eficiência dos recursos. O controlo e o ajuste específicos do teor de matéria seca permitem a conceção eficiente dos processos de desidratação, transporte e utilização, o que oferece benefícios económicos e ecológicos. Através da utilização de tecnologias modernas e aditivos químicos, os operadores de instalações podem controlar eficazmente o teor de matéria seca e otimizar os seus processos de forma sustentável.
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