A aeração é um processo central no tratamento de águas industriais e de águas residuais e é utilizada principalmente para introduzir oxigénio na água ou nas águas residuais. Este oxigénio é necessário para que os microrganismos aer óbios decomponham os compostos orgânicos em processos de purificação biológica, como o processo de lamas activadas processo de lamas activadas. A aeração não só assegura a entrada de oxigénio, como também contribui para a mistura da água, de modo a assegurar uma distribuição uniforme dos nutrientes e dos microrganismos.
Índice
Contexto técnico da ventilação
A entrada de oxigénio é um fator limitante para muitos processos de purificação biológica, uma vez que os microrganismos necessitam de oxigénio para a degradação biológica de compostos orgânicos. Para obter um desempenho de purificação ótimo, deve ser continuamente introduzida no sistema uma quantidade suficiente de oxigénio. O arejamento ocorre normalmente em tanques de arejamento ou em reactores como parte dos processos biológicos de tratamento de água e de águas residuais.
Existem vários tipos de sistemas de arejamento que diferem em termos da sua eficiência de transferência de oxigénio e da sua adequação específica a diferentes áreas de aplicação:
Arejamento de superfície: No arejamento de superfície, o ar é trazido para a superfície da água através do movimento mecânico da água. Os sistemas típicos são os aeradores de superfície ou os aeradores submersíveis, que põem a água em contacto com a atmosfera, introduzindo assim oxigénio. Esta tecnologia é particularmente útil em tanques de arejamento das estações de tratamento de águas residuais municipais.
Aeração pressurizada por bolhas finas: O ar é introduzido na água sob a forma de bolhas finas através de difusores de aeração ou lanças de aeração. As pequenas bolhas têm uma grande área de superfície e, por isso, permitem uma transferência de oxigénio muito eficiente. Este processo é mais eficiente em termos energéticos e é frequentemente utilizado em aplicações industriais, especialmente quando é necessário um controlo preciso do teor de oxigénio.
Aeração por turbina: Com a aeração por turbina, o oxigénio é introduzido na água através de elementos rotativos. Esta tecnologia permite uma boa mistura e uma distribuição eficaz do oxigénio em toda a piscina.
Ventilação Venturi: Esta tecnologia utiliza o efeito Venturi, no qual o ar é aspirado através da aceleração de um líquido num bocal apertado e introduzido no líquido. Este método é particularmente adequado para espaços confinados e oferece um fornecimento eficiente de oxigénio.
Foto: Sistema de arejamento no tanque de lamas activadas do sistema sistema ALMA BHU BIO
Como funciona a ventilação na prática
O arejamento desempenha um papel decisivo nos processos de depuração biológica aeróbia, nos quais os microrganismos decompõem as substâncias orgânicas na presença de oxigénio. O oxigénio é necessário tanto para o processo metabólico dos microrganismos como para os processos de degradação oxidativa das substâncias orgânicas. Sem um fornecimento suficiente de oxigénio, a degradação biológica seria ineficaz ou pararia completamente.
Na prática, a entrada de oxigénio através da aeração é controlada de várias formas:
Teor de oxigénio na água: O teor de oxigénio na água ou nas águas residuais deve ser mantido constante em cerca de 2-4 mg/l para garantir uma atividade microbiana óptima. Um teor demasiado baixo de oxigénio pode conduzir a condições anaeróbias, o que pode atrasar o processo de decomposição e provocar problemas de odores.
Taxa de transferência de oxigénio: A taxa de transferência de oxigénio depende do tamanho das bolhas, do tempo de contacto entre a água e o ar, bem como da temperatura e da pressão. O oxigénio dissolve-se menos bem em água quente, por exemplo, pelo que é necessário um arejamento mais intenso a temperaturas mais elevadas.
Gestão da energia: O arejamento é um dos processos que consome mais energia no tratamento de águas residuais. Sistemas de arejamento eficientes e a utilização orientada de tecnologias de controlo modernas para ajustar automaticamente a taxa de entrada de oxigénio à procura ajudam a minimizar o consumo de energia.
Foto: Aerador de membrana (processo: ALMA BHU BIO)
Aplicação da ventilação em várias indústrias
A tecnologia de aeração é de importância central em muitas indústrias, uma vez que não é apenas utilizada no tratamento de águas residuais, mas também no tratamento de águas de processos industriais e na purificação de água:
Tratamento de águas residuais municipais: Nas estações de tratamento de águas residuais municipais, o arejamento é utilizado para alimentar os processos de lamas activadas, a fim de decompor as impurezas orgânicas e remover o azoto. Dependendo do volume e da composição das águas residuais, a taxa de arejamento é ajustada para garantir o melhor desempenho de purificação possível.
Indústria alimentar: A indústria alimentar e de bebidas produz águas residuais com uma elevada carga orgânica, que é tratada com a ajuda de arejamento em reactores biológicos. Neste caso, é necessário um controlo preciso da entrada de oxigénio para otimizar a degradação biológica e garantir uma qualidade estável da água.
Indústria química: Os reactores aeróbios com arejamento são utilizados na produção química e na indústria farmacêutica para decompor compostos orgânicos específicos. Aqui, o arejamento não só apoia a degradação microbiana, como também assegura a estabilidade do processo, mantendo um ambiente constante no reator.
Tratamento de água e reciclagem de água: No tratamento de água, o arejamento é também utilizado para remover ferro, manganês e outros gases dissolvidos. Na osmose inversa e outros processos de membrana o pré-tratamento da água por arejamento é frequentemente utilizado para oxidar as impurezas e reduzir a bioincrustação das membranas.
Vantagens da ventilação
Transferência eficaz de oxigénio: O arejamento assegura um fornecimento eficaz de oxigénio, essencial para a decomposição biológica das impurezas orgânicas.
Promoção da atividade dos microrganismos: O arejamento cria condições óptimas para os microrganismos aeróbicos que utilizam os nutrientes presentes nas águas residuais para decompor as substâncias orgânicas.
Estabilidade do processo: O controlo direcionado do fornecimento de oxigénio assegura uma estabilidade consistente do processo em reactores biológicos, o que contribui para um desempenho de limpeza contínuo.
Versatilidade: Os sistemas de arejamento podem ser utilizados em várias aplicações industriais, desde o tratamento de águas residuais e de águas de processo até à purificação de água em sistemas de água potável.
Desafios e otimização da ventilação
Elevado consumo de energia: A aeração é um dos processos que mais consome energia no tratamento de águas. Por isso, é importante utilizar tecnologias e sistemas de controlo eficientes do ponto de vista energético para reduzir o consumo de energia.
Otimização do fornecimento de oxigénio: Um arejamento insuficiente pode levar a condições anaeróbicas e a um desempenho de limpeza reduzido, enquanto o excesso de arejamento aumenta o consumo de energia. Neste caso, são necessários sistemas de controlo automatizados e sensores inteligentes para ajustar o teor de oxigénio precisamente aos requisitos.
Manutenção dos sistemas de arejamento: Os elementos de arejamento, como os difusores e os arejadores, podem ser afectados por depósitos ou bioincrustações, o que reduz a eficiência. Por conseguinte, é necessária uma manutenção regular para garantir o bom funcionamento.
Conclusão
A aeração é um componente essencial do tratamento biológico de águas residuais e de água. Fornece a entrada de oxigénio necessária para apoiar a atividade dos microrganismos e reduzir eficazmente a carga orgânica na água. Apesar dos seus elevados requisitos energéticos, o arejamento continua a ser uma tecnologia essencial para a biodegradação de poluentes e para assegurar a estabilidade dos processos numa vasta gama de indústrias. Através da seleção de sistemas de arejamento adequados e da utilização orientada de tecnologias de controlo, a entrada de oxigénio pode ser optimizada e a eficiência energética melhorada.
