O teste de Zahn-Wellens, que recebeu o nome dos cientistas Hans Zahn e Carl Wellens, é um método estabelecido para avaliar a biodegradabilidade de substâncias orgânicas no tratamento de águas residuais. Este teste é utilizado em particular na tecnologia de águas industriais e de águas residuais para testar a biodegradabilidade de produtos químicos, águas residuais de processos ou resíduos orgânicos e para avaliar o seu impacto em reactores biológicos.
Os resultados do teste de Zahn-Wellens fornecem informações importantes para a seleção e otimização dos processos de tratamento, em especial nos processos de tratamento biológico, como o processo de lamas activadas ou os reactores descontínuos sequenciais (SBR). O teste é normalizado de acordo com a norma OCDE 302 B.
Índice
Objetivo do teste de ondulação dos dentes
O teste de Zahn-Wellens é utilizado principalmente para avaliar a biodegradabilidade de compostos orgânicos persistentes ou persistentes.
- Degradação primária: Verificar se as substâncias são estruturalmente modificadas ou degradadas por microrganismos.
- Mineralização: Determinação de se as substâncias são completamente degradadas em dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O).
- Potencial inibitório: Avaliação para determinar se as substâncias testadas têm um efeito inibitório na atividade biológica, por exemplo, através da toxicidade.
O ensaio fornece dados quantitativos sobre a carência bioquímica de oxigénio (CBO) e a carga orgânica residual, o que permite tirar conclusões sobre a adequação dos processos de tratamento biológico.
Princípio de ensaio
No teste de Zahn-Wellens, uma cultura de lamas activadas é adicionada a uma amostra de água residual ou a uma substância orgânica num reator de laboratório, em condições definidas. Durante um período máximo de 28 dias, a taxa de degradação do material orgânico é determinada através da medição da carência química de oxigénio (COD) ou do carbono orgânico dissolvido (DOC).
Procedimento do ensaio
Preparação da mistura do reator:
- A amostra de água residual ou de substância é combinada com uma solução nutritiva (contém azoto e fósforo) e uma cultura de lamas activas num reator.
- São medidas as concentrações iniciais de COD ou DOC.
Condições aeróbicas:
- O reator é continuamente arejado para garantir um metabolismo aeróbico dos microrganismos.
Amostragem:
- As amostras são colhidas a intervalos regulares, filtradas e analisadas para deteção de DOC ou COD.
Análise dos dados:
- A diminuição dos valores de COD ou DOC é documentada ao longo do tempo. Uma diminuição de 70 % ou mais é considerada uma indicação de fácil biodegradabilidade.
Foto: O nosso reator anaeróbio de biogás ALMA BHU GMR: O dimensionamento e a conceção do reator baseiam-se na carga de alimentação, a fim de garantir uma produção óptima de biogás e a estabilidade do processo.
Parâmetros e condições técnicas
- Concentração do substrato: concentração de DOC tipicamente entre 10-40 mg/L.
- Temperatura do reator: Mantida a uma temperatura constante de 20-25 °C para assegurar condições óptimas para a atividade biológica.
- Concentração de lamas: concentração de lamas activadas na gama de 1-4 g de matéria seca/L.
- Arejamento: A saturação de oxigénio no reator é mantida por arejamento contínuo.
Avaliação dos resultados dos ensaios
Os resultados do ensaio são apresentados em percentagem de redução de DOC ou COD e classificados do seguinte modo
- Facilmente biodegradável: > 70 % de redução em 28 dias.
- Parcialmente degradável: diminuição de 20-70 %.
- Schwer abbaubar/persistent: < 20 % Abnahme.
Além disso, verifica-se se ocorrem efeitos inibitórios na cultura de lamas activadas, por exemplo, através de uma diminuição estagnada dos parâmetros de degradação.
Aplicações na tecnologia da água industrial e das águas residuais
1. avaliação de novos produtos químicos
Antes de introduzir novos produtos químicos de processo ou agentes de limpeza na fábrica, a sua biodegradabilidade é avaliada através do teste Zahn-Wellens.
- Sectores industriais: Indústria química, indústria alimentar, indústria farmacêutica.
- Objetivo: Garantir que as novas substâncias não tenham um impacto negativo nas estações de tratamento biológico de águas residuais.
2. inspeção das águas residuais industriais
As águas residuais industriais contêm frequentemente substâncias orgânicas que são difíceis de decompor e que podem prejudicar o funcionamento dos reactores biológicos. O teste de Zahn-Wellens ajuda a:
- Identificação de substâncias tóxicas ou inibidoras da atividade dos microrganismos.
- Planeamento de pré-tratamentos, como a oxidação química ou a adsorção, para remover compostos persistentes.
Foto: O nosso sistema de biofiltração ALMA BioFil Compact para o tratamento de águas residuais com contaminação orgânica residual
3. otimização dos processos de tratamento biológico
Os resultados dos testes fornecem informações sobre se uma substância:
- Pode ser diretamente biodegradado.
- Etapas adicionais do processo, tais como biofiltração ou tratamento anaeróbio é necessário.
Limites e desafios
Reprodutibilidade:
- Os resultados podem variar devido à composição específica das lamas activadas ou a variações nas condições de ensaio.
Compostos pouco degradáveis:
- Algumas substâncias orgânicas não são biodegradáveis e requerem processos alternativos, tais como oxidação UV ou precipitação e floculação.
Influência de substâncias tóxicas:
- Substâncias altamente tóxicas podem inibir o processo de degradação, falsificando os resultados.
Relevância prática e vantagens
- Requisitos regulamentares: O teste Zahn-Wellens cumpre as normas internacionais (por exemplo, OCDE 302 B) e é frequentemente exigido em procedimentos de autorização.
- Eficiência de custos: A avaliação da degradabilidade pode ajudar a evitar problemas dispendiosos nas estações de tratamento biológico de águas residuais numa fase inicial.
- Fiabilidade do processo: O teste fornece dados valiosos para a gestão operacional e permite a otimização orientada dos processos de tratamento.
Conclusão
O teste Zahn-Wellens é uma ferramenta indispensável no tratamento de águas industriais e de águas residuais. Permite uma avaliação bem fundamentada da biodegradabilidade das substâncias orgânicas e fornece dados essenciais para a seleção, planeamento e otimização dos processos de tratamento.
Em combinação com outras análises, como a caraterização química ou os testes de toxicidade, o teste Zahn-Wellens ajuda a garantir a estabilidade do processo em instalações biológicas e a desenvolver soluções ecológicas para o tratamento de águas residuais.
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