A neutralização, uma reação química em que ácidos e bases reagem para formar sais e água, desempenha um papel central no tratamento de águas residuais industriais. As águas residuais têm frequentemente de ser neutralizadas antes de poderem ser descarregadas no sistema público de esgotos. Isto aplica-se em particular às águas residuais ácidas e alcalinas de vários processos industriais. Regra geral, o valor do pH situa-se entre 6,5 e 9,5, de acordo com os requisitos oficiais de descarga.
Índice
Noções básicas de neutralização
As lixívias, como o leite de cal ou a soda cáustica, são normalmente utilizadas para neutralizar as águas residuais ácidas. Por outro lado, as águas residuais alcalinas são frequentemente neutralizadas com ácidos como o ácido clorídrico ou o ácido sulfúrico. No entanto, a neutralização nem sempre significa ajustar o valor do pH para 7, mas também ajustá-lo a valores de pH específicos para precipitar hidróxidos de metais pesados. Uma desvantagem frequente destes processos é o aumento da carga salina nas águas residuais.
Produtos químicos típicos
- Ácidos: ácido sulfúrico (H₂SO₄), ácido clorídrico (HCl), ácido carbónico (H₂CO₃)
- Soluções cáusticas: soda cáustica (NaOH), leite de cal (Ca(OH)₂), solução de soda (Na₂CO₃)
Procedimentos e desafios
A neutralização é o tratamento corretivo mais frequentemente efectuado no tratamento de águas residuais. O valor do pH é levado para um intervalo neutro (pH 6 a 9) através da adição de ácidos ou bases.
A equação geral da reação é
Isto é feito através do controlo do valor do pH e da dosagem dos agentes neutralizantes. A dosagem precisa do ácido e do alcalino é efectuada através do controlo automático do valor do pH. As composições flutuantes das águas residuais podem dificultar este controlo automático, uma vez que o valor do pH se baseia numa escala logarítmica.
Foto: Estação de dosagem de ácido e lixívia instalada num contentor da sala técnica (sistema: ALMA Neutra)
Realização da engenharia de processos
A tecnologia do processo de neutralização inclui várias etapas e equipamentos que podem variar consoante o tipo e a quantidade de águas residuais.
Homogeneização das águas residuais:
Se necessário, as águas residuais são limpas de sólidos grosseiros. Isto pode ser feito utilizando filtros mecânicos e tanques de sedimentação. As águas residuais são então temporariamente armazenadas em grandes tanques de armazenamento e misturadas para garantir uma composição homogénea das águas residuais.
Mistura e dosagem:
Os ácidos ou álcalis são adicionados de forma controlada através de bombas doseadoras. É importante distribuir uniformemente os produtos químicos nas águas residuais. Para este efeito, são utilizados misturadores estáticos, linhas de neutralização ou agitadores dinâmicos.
Medição e controlo do pH:
O valor do pH é continuamente monitorizado através de sondas de pH que enviam dados para um sistema de controlo em tempo real. Este sistema controla as bombas doseadoras para garantir um ajuste preciso do valor do pH.
Recipiente de reação:
A neutralização tem lugar em tanques de reação especiais com agitadores e arejadores ou em linhas de neutralização. O tempo de reação é crucial para garantir que a reação de neutralização seja completa.
Inspeção final:
É efectuado um controlo final do valor do pH e de outros parâmetros antes de as águas residuais serem descarregadas no sistema público de esgotos ou no curso de água. Este controlo garante o cumprimento de todos os requisitos legais.
Foto: Secção de neutralização com controlo do fluxo e do pH (sistema: ALMA Neutra)
Os desafios
A neutralização das águas residuais coloca uma série de desafios que exigem um planeamento e uma implementação cuidadosos:
- Composição flutuante das águas residuais: As águas residuais industriais podem variar muito na sua composição, o que exige uma tecnologia de controlo flexível e adaptável.
- Precisão de dosagem: A dosagem precisa de ácidos e álcalis é crucial para evitar a sobredosagem ou subdosagem, o que poderia levar a problemas ambientais ou a uma neutralização ineficaz.
- Segurança: O manuseamento de ácidos e bases fortes requer precauções de segurança especiais para proteger o pessoal e o ambiente.
Neutralização com CO₂: tratamento sustentável de águas residuais
Um processo económico e seguro para neutralizar águas residuais alcalinas é a utilização de dióxido de carbono (CO₂). Em contraste com os ácidos fortes, o dióxido de carbono oferece uma curva de neutralização mais plana. Isto facilita o controlo preciso do valor do pH e evita a sobre-acidificação das águas residuais. Além disso, a adição de CO₂ aumenta a capacidade tampão das águas residuais, resultando num valor de pH mais estável.
Estas reacções do CO₂ com os constituintes das águas residuais produzem carbonatos e hidrogenocarbonatos, que são mais amigos do ambiente do que os sais de ácidos fortes.
Foto: Instalação de neutralização de CO₂ (instalação: ALMA Neutra)
Neutralização de gases de combustão: sustentabilidade e redução de CO₂
Um método particularmente sustentável de neutralização é a utilização de gás de combustão contendo CO₂ de sistemas de caldeiras. Este método melhora significativamente a pegada de CO₂ de uma empresa, utilizando o gás de combustão de forma sensata e económica e utilizando-o no processo de neutralização.
Processo e vantagens
- Sustentabilidade: A utilização de gás de combustão para neutralização é um método amigo do ambiente que reduz as emissões de CO₂ de uma empresa. O CO₂ contido no gás de combustão não é libertado para a atmosfera, mas é utilizado para neutralizar as águas residuais.
- Eficiência económica: A utilização de recursos existentes, como o gás de combustão das caldeiras, reduz a necessidade de fornecimento externo de CO₂ ou de outros agentes neutralizantes. Isto reduz os custos operacionais e melhora a relação custo-eficácia global do processo.
- Conversão: O CO₂ no gás de combustão reage com os álcalis nas águas residuais e forma carbonatos estáveis e carbonatos de hidrogénio, que são menos prejudiciais para o ambiente.
Reação química
Reação do CO₂ com água para formar ácido carbónico.
Sistemas vegetais para a neutralização do CO₂
Existem vários sistemas para a injeção eficaz de CO₂ nas águas residuais:
- Misturadores estáticos: Distribuição homogénea de CO₂ através de elementos de mistura estáticos.
- Agitadores: Mistura mecânica das águas residuais com CO₂.
- Aeradores submersíveis: Introdução de CO₂ através de sistemas de arejamento submersíveis
- Reactores externos: Reactores separados para injeção de CO₂.
Todos os sistemas estão equipados com dispositivos de medição, controlo e registo para cumprir os requisitos legais. O valor do pH, a temperatura e os volumes de águas residuais são automaticamente registados e guardados antes de serem descarregados no sistema de esgotos.
Conclusão e resumo
A neutralização das águas residuais é um passo essencial para cumprir os regulamentos ambientais e garantir a estabilidade operacional das estações de tratamento de águas residuais. A utilização de CO₂, especialmente a partir de gás de combustão, oferece uma alternativa ecológica e económica aos métodos tradicionais que utilizam ácidos e álcalis. As empresas que utilizam este método não só beneficiam de um melhor equilíbrio de CO₂, mas também de vantagens económicas a longo prazo.
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Foto: Sistema de neutralização com separador de gorduras, eixo da bomba, contentor de empilhamento e sistema de neutralização instalado no contentor da sala técnica (sistema: ALMA Neutra)
