Sistema robusto de precipitação e floculação para o tratamento de águas fluviais industriais

O ALMA BHU LHPS (Lamellar High Performance Settler) é um processo em várias etapas para o tratamento físico-químico da água, que combina as etapas de coagulação, floculação, sedimentação e espessamento de lamas num sistema de reatores compacto. Este processo é utilizado para o tratamento de águas fluviais, águas superficiais e água potável e destina-se à remoção fiável de turvação, partículas em suspensão, fósforo, bem como de substâncias dissolvidas e coloidais.

O conceito de tratamento baseia-se numa cinética de reação perfeitamente coordenada. O objetivo é, em primeiro lugar, desestabilizar quimicamente as partículas mais finas, aglomerá-las em flocos sedimentáveis e, por fim, separá-las eficientemente da água.

Coagulação – Desestabilização de partículas muito finas

A primeira etapa do processo é a coagulação. Nesta fase, é adicionado à água bruta um agente de precipitação, por exemplo, cloreto de polialumínio (PAC), que é misturado intensamente com a água em poucos segundos.

Muitas substâncias turvas naturais e partículas orgânicas encontram-se sob a forma de suspensão coloidal. Devido à sua carga elétrica superficial, estas partículas repelem-se mutuamente e não conseguem sedimentar. Com a adição do coagulante, estas cargas são neutralizadas. Simultaneamente, formam-se os primeiros hidróxidos metálicos pouco solúveis, que adsorvem os componentes dissolvidos e aglutinam as partículas mais finas.

O resultado são microflocos estáveis, que constituem o ponto de partida para a reação de floculação subsequente.

Floculação – Formação de macroflocos sedimentáveis

Na segunda fase do processo ocorre a formação propriamente dita dos flocos.

Aqui, é adicionado à água um polímero como auxiliar de floculação. Simultaneamente, a lama de contacto já espessada é recirculada a partir da zona de sedimentação. Os sólidos contidos na lama servem como núcleos de cristalização e aglomeração, o que faz com que os microflocos se transformem em macroflocos maiores e significativamente mais densos.

O sistema hidráulico do ALMA BHU LHPS foi especialmente concebido para permitir o crescimento dos flocos com o menor esforço de cisalhamento possível. Graças à aplicação gradual de energia, formam-se flocos mecanicamente estáveis com excelentes propriedades de sedimentação.

A recirculação integrada de lamas em contacto melhora ainda mais a cinética de reação, aumenta a densidade dos flocos e reforça a estabilidade do processo, mesmo quando a qualidade da água bruta sofre grandes oscilações.

Sedimentação em lâminas – Separação eficiente de sólidos

Após a conclusão da reação de floculação, a água passa para a zona de decantação lamelar integrada.

Aqui, a separação entre a água e os sólidos ocorre por sedimentação. Os conjuntos de lamelas inclinadas aumentam a área efetiva de sedimentação em várias vezes, em comparação com os tanques de sedimentação convencionais. Desta forma, é possível suportar elevadas cargas hidráulicas numa área de base relativamente reduzida.

Enquanto a água tratada flui para cima entre as lamelas e é drenada através de calhas de água limpa, os flocos sedimentados deslizam ao longo das lamelas para a zona de lamas situada por baixo.

Graças a este método de construção, conseguem-se valores de turvação constantemente baixos, mesmo com caudais variáveis e qualidades de água bruta variáveis.

Espessamento de lamas e recirculação de lamas em contato

Os sólidos separados são recolhidos na parte inferior do reator e continuamente espessados. Um sistema de remoção transporta a lama para uma tremonha central de lama.

Uma percentagem definida desta lama é reenviada para a fase de floculação. Esta recirculação de lama de contacto é uma característica essencial do ALMA BHU LHPS. Aumenta o número de núcleos de cristalização disponíveis, melhora a formação de flocos e aumenta a concentração de sólidos no processo.

O lodo excedente restante é descarregado automaticamente e encaminhado para o processo de desidratação de lodos a jusante.

Controlo automático de processos

Todas as etapas do processo são monitorizadas e reguladas de forma contínua através do sistema de controlo ALMAControl ®. A dosagem dos agentes de precipitação e floculação, a regulação do pH, bem como a recirculação de lamas e a retirada de lamas excedentárias são ajustadas automaticamente ao funcionamento específico da instalação.

Assim, o ALMA BHU LHPS funciona com elevada segurança de processo e qualidade de água constante, mesmo em condições de grande variação na qualidade da água bruta, alterações sazonais e caudais variáveis.

Processo integral numa unidade de reator compacta

Ao contrário das instalações convencionais de precipitação e floculação, nas quais as diferentes etapas do processo decorrem frequentemente em estruturas separadas, o ALMA BHU LHPS reúne todas as etapas do processo numa unidade de reator otimizada do ponto de vista hidráulico e tecnológico. O resultado é uma solução compacta, eficiente e económica para o tratamento de águas fluviais, águas superficiais e água potável, bem como para servir de etapa de pré-tratamento para processos posteriores de filtração ou de membrana.

A coagulação e a floculação constituem a base de qualquer tratamento físico-químico da água e preparam os sólidos para a sedimentação subsequente.

Durante a coagulação, é adicionado à água bruta um precipitante, por exemplo, cloreto de polialumínio (PAC). Este neutraliza a carga superficial das partículas mais finas e das substâncias coloidais, o que elimina a repulsão mútua entre elas. Simultaneamente, formam-se hidróxidos metálicos pouco solúveis, que se ligam às substâncias dissolvidas e dão origem aos primeiros microflocos.

Na floculação subsequente, estes microflocos são aglutinados, através da adição de um polímero, formando macroflocos maiores e estáveis. O sistema hidráulico especialmente concebido para o ALMA BHU LHPS assegura, neste processo, um aporte controlado de energia, de modo a que os flocos possam crescer sem serem novamente destruídos pelas forças de cisalhamento.

Apenas os flocos suficientemente grandes e estáveis podem ser separados de forma fiável na sedimentação em lamelas subsequente e garantir uma qualidade elevada e constante da água limpa.

A recirculação da lama de contacto é uma característica essencial do ALMA BHU LHPS e contribui de forma decisiva para o desempenho do processo.

A lama depositada na zona de sedimentação é parcialmente reenviada para o reator de floculação. As partículas sólidas nela contidas servem de núcleos de cristalização e de adensamento, aos quais se podem aglomerar os microflocos recém-formados. Desta forma, formam-se flocos maiores, mais densos e mecanicamente mais estáveis.

Para além de melhorar a formação de flocos, a recirculação de lamas de contacto também aumenta a velocidade de reação dos processos de precipitação. Os componentes orgânicos e inorgânicos podem ser adsorvidos de forma mais eficaz pelos flocos, o que aumenta o desempenho de separação e mantém a estabilidade do processo, mesmo com variações na qualidade da água bruta.

Além disso, a maior concentração de sólidos no reator permite um espessamento mais eficiente das lamas. As lamas excedentes assim produzidas apresentam, por isso, já um elevado teor de matéria seca e podem ser encaminhadas para a desidratação sem necessidade de um espessamento intermédio prévio.

A sedimentação em lamelas serve para separar os sólidos formados durante a precipitação e a floculação da água tratada. No ALMA BHU LHPS, após a reação de floculação, a água flui uniformemente para a zona de sedimentação, onde conjuntos de lamelas dispostos de forma específica aumentam em várias vezes a área efetiva de sedimentação.

À medida que a água flui lentamente para cima entre as lamelas inclinadas, os flocos formados sedimentam devido à sua maior densidade. Os sólidos deslizam ao longo das lamelas para baixo, para a zona de lamas integrada, enquanto a água limpa é drenada através de calhas de recolha.

Graças à grande área de sedimentação efetiva, é possível atingir elevadas cargas hidráulicas numa área de base relativamente reduzida. Ao mesmo tempo, a orientação otimizada do fluxo garante uma separação uniforme dos sólidos e uma qualidade elevada e constante da água clarificada, mesmo com variações na qualidade da água bruta ou nos caudais.

O espessador de lamas integrado encarrega-se da recolha e espessamento contínuos dos sólidos separados na sedimentação lamelar. Desta forma, as lamas atingem já no interior do reator uma elevada concentração de sólidos e ficam preparadas de forma ideal para o tratamento subsequente das lamas.

Uma vantagem essencial reside no facto de uma parte das lamas espessadas poder ser devolvida diretamente à fase de floculação como lamas de contacto. Desta forma, melhora-se a formação de flocos, aceleram-se as reações químicas e aumenta-se a estabilidade do processo.

Ao mesmo tempo, a elevada concentração de lamas reduz o volume de lamas a transportar e alivia a carga sobre os equipamentos de desaguamento a jusante. Em muitas aplicações, isto permite prescindir de etapas adicionais de espessamento, o que reduz tanto os custos de investimento como os custos operacionais.

Além disso, a remoção contínua das lamas evita a formação de depósitos no reator e garante um funcionamento estável e duradouro da instalação.

O ALMA BHU LHPS foi desenvolvido para o tratamento das mais diversas águas brutas e é particularmente adequado para aplicações com teores elevados de partículas em suspensão e turvação ou com qualidades de água variáveis.

As áreas de aplicação típicas incluem o tratamento de águas fluviais, o tratamento de águas superficiais, o tratamento de águas de lagos e barragens, bem como o tratamento de água potável. Além disso, o processo é utilizado como pré-tratamento para instalações de filtração por membrana, filtração por carvão ativado ou filtros multicamadas.

O ALMA BHU LHPS remove de forma fiável matérias em suspensão, turvação, algas, partículas orgânicas, bem como componentes separáveis por precipitação química, como o fósforo ou os metais. Graças ao controlo automático do processo e à recirculação integrada de lamas de contacto, a instalação funciona com elevada segurança operacional, mesmo em caso de fortes oscilações sazonais na qualidade da água bruta, cheias ou variações no caudal.

Cada instalação é concebida individualmente de acordo com os requisitos hidráulicos, a composição da água bruta e a qualidade desejada da água tratada, podendo ser utilizada tanto em estações de tratamento de água municipais como em instalações industriais de tratamento de água.

O ALMA BHU LHPS remove tanto os componentes em suspensão como aqueles que podem ser separados por precipitação química de uma grande variedade de águas brutas. O processo é particularmente adequado para a redução de turvação, matérias em suspensão e partículas coloidais, bem como para a remoção de algas e substâncias orgânicas naturais.

Através da dosagem de agentes de precipitação e floculação adequados, é também possível transformar os componentes dissolvidos em compostos de baixa solubilidade e, posteriormente, sedimentá-los. Entre estes contam-se, por exemplo, compostos de fósforo, ferro, manganês, bem como outros metais ou oligoelementos inorgânicos, desde que sejam quimicamente precipitáveis.

O grau de separação efetivo depende da composição da água bruta, dos produtos químicos utilizados no processo e dos requisitos relativos à qualidade da água de descarga. Por isso, o ALMA BHU LHPS é concebido individualmente para cada aplicação e pode ser adaptado de forma ideal a diferentes qualidades de água.

Os clarificadores de lâminas permitem uma separação de sólidos particularmente eficiente numa área reduzida. Graças às lâminas inclinadas, a área efetiva de sedimentação é consideravelmente maior do que num tanque de decantação convencional, o que permite processar cargas hidráulicas significativamente mais elevadas.

Enquanto a água flui para cima entre as lamelas, os flocos separados deslizam ao longo das lamelas para a zona de lamas. Desta forma, conseguem-se percursos de sedimentação curtos, uma distribuição uniforme do fluxo e um elevado rendimento de separação.

Em comparação com os tanques de sedimentação convencionais, os clarificadores lamelares distinguem-se por uma construção compacta, uma menor ocupação de área e uma elevada estabilidade do processo. Proporcionam uma qualidade elevada e constante da água clarificada, mesmo com flutuações na qualidade da água bruta e variações no caudal, sendo, por isso, atualmente o que há de mais avançado no tratamento de águas a nível municipal e industrial.

O ALMA BHU LHPS é operado de forma totalmente automatizada através do sistema de controlo ALMAControl ®. Todas as etapas do processo são monitorizadas continuamente e adaptadas à qualidade atual da água bruta, bem como ao funcionamento da instalação.

A dosagem dos agentes de precipitação e floculação é proporcional ao caudal e pode, além disso, ser otimizada com base em valores medidos, como o pH ou a turvação. Da mesma forma, a recirculação de lamas e a retirada do excesso de lamas são reguladas automaticamente, a fim de garantir uma concentração constante de sólidos no reator.

Através de tecnologia integrada de medição e controlo, todos os parâmetros operacionais relevantes são continuamente registados e visualizados. Desta forma, a instalação reage de forma autónoma às variações na qualidade da água bruta, às alterações sazonais ou às variações de carga, garantindo um funcionamento estável e eficiente em termos energéticos e de consumo de produtos químicos.

O conceito de automação aberta permite, além disso, a integração em sistemas de controlo de processos de nível superior, bem como a monitorização à distância e a otimização dos processos durante o funcionamento.