As estações de tratamento de água são sistemas centrais na gestão industrial e municipal da água. São utilizadas para tratar a água bruta de fontes naturais ou a água de processo de aplicações industriais, de modo a torná-la adequada para a utilização pretendida. Estes sistemas desempenham um papel crucial na garantia da qualidade da água, na eficiência dos recursos e no cumprimento dos requisitos legais.
Índice
Definição e significado
As estações de tratamento de água são sistemas técnicos que utilizam processos físicos, químicos e biológicos para remover as impurezas da água. Permitem a utilização de água bruta de várias fontes, tais como rios, lagos, águas subterrâneas ou fluxos de águas residuais, removendo as impurezas e adaptando as propriedades químicas e físicas da água a requisitos específicos.
Áreas de aplicação:
- Indústria: água de processo, água de arrefecimento, água de caldeira, água para a produção de alimentos e bebidas.
- Municípios: Tratamento de água potável e tratamento de águas residuais.
- Reciclagem da água: Tratamento de águas residuais para reutilização em processos industriais ou para alimentação de massas de água.
Componentes e estrutura dos sistemas de tratamento de água
Um sistema de tratamento de água típico consiste em várias fases sincronizadas para reduzir ou eliminar gradualmente as impurezas.
1. pré-tratamento
O pré-tratamento é utilizado para remover impurezas grosseiras da água bruta e para proteger as fases a jusante de sobrecargas ou danos.
Ecrãs e filtros:
Dispositivos mecânicos que retêm sólidos grosseiros, tais como ramos, peças de plástico ou partículas maiores. Estes componentes são particularmente importantes no tratamento de águas superficiais ou de águas residuais industriais com contaminantes grosseiros.
Aspeto técnico: As malhas variam entre 1 mm (crivos finos) e 100 mm (crivos grosseiros), dependendo dos requisitos.Coletor de areia:
Separa por gravidade as partículas mais pesadas e sedimentáveis, como areia, lodo e depósitos minerais. Isto reduz o desgaste das bombas e das tubagens.
Projectos típicos: Separadores de areia horizontais ou circulares com fornecimento de ar para melhorar a separação.Separador de óleo:
Remove o óleo e a gordura livres e flutuantes da água. Estes separadores utilizam as diferenças de densidade entre o óleo e a água e podem, opcionalmente, ser complementados com filtros de coalescência para aumentar a eficiência.
2. Principais fases do tratamento
As principais fases de tratamento constituem o núcleo da estação de tratamento de águas. Aqui são utilizados processos físicos, químicos e biológicos para remover as impurezas dissolvidas, coloidais e orgânicas.
Processos físicos
Filtragem:
Os sistemas de filtragem, como os filtros multicamadas ou os filtros de disco, removem as partículas e as matérias em suspensão.
Aspectos técnicos:- Materiais filtrantes como areia de quartzo, carvão ativado ou antracite.
- Função de retrolavagem para limpeza dos filtros.
Foto: Os nossos filtros multicamada ALMA FIL com permutadores de iões ALMA ION a jusante
- Ultrafiltração (UF):
Remove partículas, vírus e bactérias através de membranas com poros de 0,01-0,1 micrómetros. - Nanofiltração (NF):
Reduz os formadores de dureza, como o cálcio e o magnésio. - Osmose inversa (RO):
Processo de alta pressão para a remoção de sais, substâncias orgânicas e micropoluentes. Ideal para a produção de água pura ou ultrapura.
- Ultrafiltração (UF):
Sedimentação:
Em tanques de sedimentação ou clarificadores de lamelas, as partículas pesadas afundam-se no fundo por gravidade, onde podem ser recolhidas e removidas. A sedimentação é frequentemente utilizada como um precursor de processos químicos ou biológicos.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO para a reciclagem de água na empresa
Processos químicos
Precipitação e floculação:
Os reagentes químicos, como os sais de ferro ou de alumínio, são utilizados nos sistemas de PC para converter os poluentes dissolvidos em partículas sólidas. Os floculantes (polímeros) promovem a formação de flocos estáveis.- O ozono, o cloro ou o peróxido de hidrogénio oxidam os poluentes orgânicos e os micropoluentes.
- Processos de oxidação avançados (AOPs): Os radicais hidroxilo altamente reactivos decompõem mesmo substâncias difíceis de decompor.
Troca de iões:
As resinas de troca de iões ligam especificamente iões dissolvidos (por exemplo, metais pesados, formadores de dureza) e trocam-nos por iões inofensivos, como o sódio ou o hidrogénio.
Foto: Exemplo de um sistema CP para a remoção de metais pesados, AOX e hidrocarbonetos(ALMA CHEM MCW)
Processos biológicos
Processo de lamas activadas:
Os microrganismos decompõem as cargas orgânicas de forma aeróbia. O processo é particularmente eficaz para reduzir a CQO (carência química de oxigénio) e a CBO (carência bioquímica de oxigénio).Biofiltração:
As substâncias orgânicas são biodegradadas em filtros bioactivos com meios microbianos colonizados. Utilizados no pré-tratamento antes de processos de membrana ou no tratamento de água de processo.Reactores anaeróbios:
Sem oxigénio, os microrganismos convertem substâncias orgânicas em biogás (metano e CO₂). Estes processos são ideais para águas residuais industriais altamente concentradas.
Foto: A nossa central de biogás ALMA BHU GMR para a produção de energia a partir de águas residuais
3. tratamento de acompanhamento
O pós-tratamento assegura que os objectivos de qualidade da água desejados são atingidos. É particularmente importante para aplicações sensíveis, como água de arrefecimento, água de caldeira ou quando se cumprem os limites legais de descarga.
Desinfeção UV:
A luz ultravioleta destrói o ADN das bactérias, vírus e parasitas, impedindo-os de se reproduzirem. A desinfeção UV é rápida e sem químicos.Polimento:
- A filtração de materiais finos utilizando carvão ativado ou membranas remove os últimos resíduos orgânicos e sólidos em suspensão.
- Objetivo: Atingir uma qualidade de água pura ou isenta de substâncias residuais para aplicações específicas.
Regulação do pH:
Os ácidos ou bases são doseados em sistemas de neutralização para ajustar o valor do pH aos requisitos dos processos a jusante ou aos valores-limite de descarga.
Foto: Filtro de carvão ativado instalado em tanques GRP(ALMA Fil AK)
Principais processos tecnológicos: Instalações de PC, biofiltração e instalações de membranas
A escolha das tecnologias-chave corretas no tratamento de águas é crucial para garantir um tratamento e reutilização eficientes da água. As instalações físico-químicas(instalações CP), a biofiltração e as instalações de membrana (especialmente a osmose inversa) são três tecnologias centrais que abordam desafios específicos e, em combinação, alcançam resultados óptimos para o tratamento e reciclagem de água industrial.
1. Instalações químico-físicas (instalações CP)
Porque é que os sistemas de PC são uma tecnologia fundamental:
Os sistemas CP são indispensáveis para o pré-tratamento de águas residuais contendo metais pesados, que são produzidos em muitos processos industriais, por exemplo, no processamento de metais, galvanoplastia ou tratamento de superfícies. Tratam as águas residuais para que possam ser eficientemente recicladas em sistemas de osmose inversa a jusante.
Tecnologia e funcionalidade:
- Neutralização: O valor do pH é ajustado para um intervalo ótimo através da adição de ácidos ou álcalis para permitir a precipitação de metais pesados.
- Precipitação: Os metais pesados dissolvidos (por exemplo, níquel, zinco, crómio) são convertidos em hidróxidos insolúveis através da adição de precipitantes (por exemplo, leite de cal, cloreto férrico).
- Floculação: Os floculantes promovem a formação de partículas estáveis que são mais fáceis de separar.
- Sedimentação: As partículas sólidas afundam-se no fundo de um tanque de sedimentação, onde são recolhidas e eliminadas.
Áreas de aplicação:
- Pré-tratamento para sistemas de osmose inversa: Os metais pesados e outras substâncias críticas devem ser removidos antes da filtração por membranas, de modo a evitar a formação de incrustações e incrustações nas membranas.
- Aplicações industriais: Tratamento de águas residuais para cumprir os limites legais antes da descarga no sistema público de esgotos.
Vantagens:
- Elevada eficiência na remoção de metais pesados.
- Proteção dos sistemas de membranas a jusante contra danos e contaminação.
- Cumprimento dos limites legais de descarga de metais pesados.
Foto: O nosso sistema CP ALMA CHEM MCW com desidratação de lamas através do nosso filtro prensa de câmara
2. biofiltração
Porque é que a biofiltração é uma tecnologia fundamental:
Os sistemas de biofiltração são ideais para o tratamento de águas residuais organicamente contaminadas, por exemplo, da indústria alimentar, da indústria química ou da indústria do papel. Reduzem a carga orgânica e evitam a bioincrustação nos sistemas de osmose inversa a jusante.
Tecnologia e funcionalidade:
- Degradação microbiana: Os microrganismos colonizam os meios filtrantes bioactivos (por exemplo, areia, granulado de plástico, carvão ativado) e degradam compostos orgânicos como hidrocarbonetos, gorduras e proteínas.
- Aeração: O oxigénio é introduzido nos filtros para promover a atividade dos microrganismos aeróbicos.
- Filtração de partículas: Para além da atividade biológica, a biofiltração também remove mecanicamente os sólidos em suspensão e os sólidos.
Áreas de aplicação:
- Pré-tratamento para sistemas de osmose inversa: Redução de cargas orgânicas para minimizar a incrustação e o entupimento das membranas.
- Aplicações industriais: Tratamento de águas de processo na indústria alimentar e de bebidas e de águas residuais organicamente contaminadas na indústria química.
Vantagens:
- Remoção sustentável e sem químicos de compostos orgânicos.
- Vida útil prolongada e maior eficiência da filtração por membrana a jusante.
- Flexibilidade na adaptação a diferentes composições de águas residuais.
Foto: O nosso sistema de biofiltração ALMA BioFil Compact para o tratamento de águas residuais a montante dos sistemas de osmose inversa
3. sistemas de membrana (osmose inversa)
Porque é que a osmose inversa é uma tecnologia fundamental:
A osmose inversa (OR) é a espinha dorsal da reciclagem da água. Remove quase todos os sais dissolvidos, poluentes orgânicos, substâncias vestigiais, PFAS (substâncias alquílicas perfluoradas e polifluoradas) e outros micropoluentes e permite que a água seja reutilizada em processos industriais.
Tecnologia e funcionalidade:
- Processo de alta pressão: A água é pressionada através de membranas semi-permeáveis sob alta pressão (10-70 bar).
- Retenção de impurezas: As substâncias dissolvidas, como sais, metais pesados, moléculas orgânicas e micropoluentes, permanecem no lado do concentrado, enquanto a água purificada (permeado) passa através da membrana.
- Conceção modular: Os sistemas podem ser dimensionados de acordo com os requisitos e combinados com fases de pré e pós-tratamento.
Áreas de aplicação:
- Reciclagem de água: recuperação de água de processo nas indústrias eletrónica, química e alimentar, por exemplo.
- Remoção de substâncias vestigiais: Redução de PFAS, resíduos de medicamentos e pesticidas em águas residuais industriais.
- Produção de água pura e ultrapura: abastecimento de sistemas de arrefecimento e de caldeiras com água desmineralizada.
Vantagens:
- Remove até 99% das substâncias dissolvidas e dos poluentes.
- Permite a reutilização de águas residuais e reduz a necessidade de água doce.
- Flexibilidade e elevada escalabilidade para uma vasta gama de requisitos.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO para a eliminação de PFAS, instalado no contentor da sala técnica do ALMA MODUL
Requisitos para as estações de tratamento de águas
Normas de qualidade:
- Qualidade da água potável: requer a remoção completa de germes, substâncias orgânicas e potenciais poluentes.
- Água de processo: Dependendo da aplicação, é necessário um baixo teor de sal, ausência de dureza ou estabilidade química.
- Águas residuais: Cumprimento dos limites legais de descarga definidos na Diretiva-Quadro da Água ou na regulamentação local.
Flexibilidade e escalabilidade:
- Conceção modular para adaptação a qualidades de água bruta e requisitos de produção variáveis.
- Integração de sistemas de monitorização de parâmetros como o valor do pH, a condutividade, o COT e a CQO.
Perspectivas futuras
O desenvolvimento futuro dos sistemas de tratamento de água está centrado:
- Eficiência energética: Integração de bombas energeticamente eficientes e sistemas de controlo inteligentes.
- Digitalização: monitorização e controlo em tempo real utilizando tecnologias IoT e IA.
- Sustentabilidade: Redução do consumo de produtos químicos e minimização de resíduos, especialmente em processos de membrana.
Conclusão
As estações de tratamento de água são indispensáveis para garantir a qualidade da água na indústria, nos municípios e no ambiente. Permitem a utilização eficiente dos recursos, protegem as massas de água e cumprem os elevados requisitos para a água de processo e para a água potável. Graças à utilização de tecnologias de ponta, podem ser personalizadas de acordo com os requisitos da respectiva aplicação, contribuindo assim de forma decisiva para uma gestão sustentável da água.
Para mais informações sobre os nossos produtos, não hesite em contactar-nos a qualquer momento!
