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Um sistema moderno de tratamento de água fluvial é composto por várias etapas de processo coordenadas entre si. O objetivo é tratar a água bruta proveniente de rios, lagos, barragens ou outras águas superficiais, de forma a reduzir de maneira fiável as partículas em suspensão, a turvação, as substâncias orgânicas, os microrganismos, os compostos responsáveis pelo odor e sabor, bem como outros componentes indesejáveis.

Na ALMAWATECH, é utilizada para o efeito uma cadeia de processos em várias etapas:

Floculação e descarbonização ALMA BHU LHPS → ALMA BHU OXI Ozonização → Desacidificação → Filtração multicamadas ALMA BHU MMF → Filtração por carvão ativado ALMA BHU AKF → ALMA OXI Desinfecção por UV

A ALMA BHU LHPS é responsável pela precipitação, floculação, sedimentação e espessamento das lamas. Nesta fase, são removidos, através da precipitação e da descarbonização, os sólidos, a turvação, as substâncias coloidais e, dependendo da água bruta e da dosagem de produtos químicos, também componentes como o fósforo, os metais ou os agentes de dureza. Segue-se, em seguida, uma ozonização ALMA BHU OXI para o tratamento oxidativo dos componentes orgânicos da água. Após a estabilização do pH, a água passa pela filtração multicamadas ALMA BHU MMF e, posteriormente, submetida à filtração por carvão ativo ALMA BHU AKF , sendo assim libertada de substâncias orgânicas dissolvidas e de oligoelementos adsorvíveis. Por fim, uma desinfeção por UV ALMA OXI garante a segurança microbiológica.

Esta combinação é particularmente adequada para águas superficiais, uma vez que a qualidade da água dos rios pode variar significativamente ao longo das estações do ano. A chuva, as cheias, o crescimento de algas, os períodos de seca ou os influxos provenientes da bacia hidrográfica influenciam a turvação, os sólidos em suspensão, a carga orgânica e a microbiologia. Por conseguinte, um sistema robusto de tratamento de água de rio deve não só estar concebido para o funcionamento normal, mas também funcionar de forma estável mesmo com variações na qualidade da água bruta.

A água dos rios e as águas superficiais são águas brutas dinâmicas. Ao contrário das águas subterrâneas, cuja composição é frequentemente relativamente constante, a qualidade dos rios e lagos varia, por vezes de forma significativa, ao longo do ano. Em caso de chuvas intensas ou cheias, a turvação e a carga de partículas em suspensão podem aumentar consideravelmente. No verão, as temperaturas mais elevadas, o crescimento de algas e a atividade biológica podem influenciar a qualidade da água. Também as substâncias orgânicas, os oligoelementos ou os microrganismos podem apresentar variações ao longo do tempo.

Os desafios típicos no tratamento da água dos rios são:

• turvação variável e cargas de partículas em suspensão,
• partículas coloidais,
• Algas e poluição biológica,
• substâncias orgânicas naturais,
• Aromas e sabores,
• Substâncias em traços e micropoluentes,
• variações de temperatura,
• valores de pH e capacidades ácidas variáveis,
• variações sazonais na qualidade da água bruta.

Por isso, no caso da água de rio, uma única etapa de tratamento não é, em regra, suficiente. Uma simples filtração retiria, certes, as partículas, mas não trataria de forma adequada as substâncias orgânicas dissolvidas, os componentes coloidais ou os riscos microbiológicos. Um tratamento moderno da água de superfície combina, por isso, processos físico-químicos, oxidação, filtração, adsorção e desinfeção.

A cadeia de processos deve ser concebida de forma a que cada etapa proteja e alivie a etapa seguinte. A ALMA BHU LHPS reduz, em primeiro lugar, a carga de sólidos e de substâncias turvas. A ozonização ALMA BHU OXI oxida os componentes orgânicos presentes na água. A ALMA BHU MMF remove as partículas e os flocos residuais. A ALMA BHU AKF encarrega-se da adsorção de substâncias orgânicas dissolvidas. A desinfeção por UV ALMA OXI garante a segurança microbiológica da água.

A ALMA BHU LHPS é a etapa central de pré-tratamento físico-químico no tratamento de águas fluviais e superficiais. Combina coagulação, floculação, sedimentação lamelar e espessamento de lamas numa unidade de reator compacta. O processo destina-se à separação de sólidos, turvação, partículas coloidais e substâncias precipitáveis presentes na água. Dependendo da composição da água bruta e da dosagem de produtos químicos, o ALMA BHU LHPS pode também ser utilizado para a descarbonização, a remoção de fósforo ou a redução de determinados metais.

Na primeira etapa, é adicionado à água bruta um agente de precipitação ou coagulação. Desta forma, as partículas mais finas e as substâncias coloidais são desestabilizadas. Sem tratamento químico, estas partículas são frequentemente tão pequenas e estão distribuídas de forma tão estável que não se depositam bem nem podem ser filtradas de forma eficiente. A coagulação dá origem aos primeiros microflocos.

Na zona de floculação, estes microflocos são transformados em flocos maiores, mais densos e facilmente sedimentáveis, com a ajuda de coadjuvantes de floculação e de lamas de contacto recicladas. A hidráulica do reator está concebida de forma a permitir que os flocos cresçam sem serem destruídos por forças de cisalhamento excessivas.

Em seguida, procede-se à separação dos sólidos através da sedimentação lamelar. Os flocos formados afundam-se e são recolhidos no espessador de lamas integrado. Uma parte das lamas espessadas é devolvida à fase de floculação como lamas de contacto. Isto melhora a formação de flocos e a estabilidade do processo, especialmente quando a qualidade da água bruta é variável.

A precipitação, a floculação e a sedimentação constituem a base para um tratamento estável da água dos rios. Muitas substâncias indesejáveis presentes na água bruta encontram-se sob a forma de partículas finas, matérias coloidais ou compostos dissolvidos. Estas não podem ser removidas de forma adequada apenas através de uma simples filtração.

Na precipitação, são dosados produtos químicos adequados para transformar os componentes dissolvidos ou coloidais em compostos de baixa solubilidade. Na coagulação, as partículas são desestabilizadas, permitindo que se aglutinem para formar microflocos. Na floculação subsequente, esses microflocos crescem até se tornarem macroflocos maiores, que podem ser facilmente sedimentados.

A descarbonatação pode ser utilizada, dependendo da configuração, para reduzir a dureza carbonática ou o excesso de dióxido de carbono e os agentes causadores de dureza. Isto é particularmente relevante quando se pretende estabilizar a qualidade da água para processos subsequentes ou reduzir os depósitos nas tubagens e nos componentes da instalação.

A sedimentação em lamelas separa, em seguida, os flocos formados da água. Graças às lamelas inclinadas, a área efetiva de sedimentação é significativamente aumentada. Desta forma, é possível tratar caudais elevados numa área relativamente pequena. Os sólidos deslizam ao longo das lamelas para a zona de lamas, enquanto a água clarificada segue o seu percurso.

Esta etapa é decisiva, pois alivia significativamente a carga dos processos subsequentes. Quanto melhor forem removidos os sólidos, a turvação e as substâncias precipitáveis no ALMA BHU LHPS, mais estáveis serão o funcionamento da ozonização ALMA BHU OXI, do ALMA BHU MMF, do ALMA BHU AKF e da desinfeção por UV ALMA OXI.

A Ozonização ALMA BHU OXI é uma etapa de tratamento oxidativo no tratamento da água de rio. O ozono é um potente agente oxidante e pode alterar quimicamente os componentes orgânicos da água, reduzir os microrganismos e apoiar as etapas subsequentes de tratamento biológico ou por adsorção.

Na cadeia de processos descrita, o ozono é utilizado em duas etapas. Uma pré-ozonização pode ser utilizada para a desinfeção antes da precipitação. A ozonização principal ocorre após o ALMA BHU LHPS, como etapa de oxidação húmida. O objetivo da ozonização principal não é necessariamente a mineralização completa das substâncias orgânicas. Pelo contrário, pretende-se que os componentes orgânicos da água, difíceis de biodegradar ou persistentes, sejam alterados por oxidação, de modo a que possam ser mais facilmente removidos nas etapas de filtração subsequentes.

Isto é particularmente importante, uma vez que a água dos rios pode frequentemente conter substâncias orgânicas naturais, compostos que causam odores e sabores, ou oligoelementos orgânicos. Através da ozonização do ALMA BHU OXI, estas substâncias podem ser parcialmente decompostas ou transformadas. Desta forma, melhora-se a biodisponibilidade de determinados compostos orgânicos e o ALMA BHU AKF, instalado a jusante, pode funcionar de forma mais eficiente.

Após a ozonização, o ozono residual deve ser tratado de forma segura. Na cadeia de processos descrita, a destruição do ozono residual é efetuada através de sistemas ALMA OXI UV, antes de a água entrar na filtração multicamadas. Além disso, são realizadas medições do ozono residual e utilizados dispositivos de deteção de gás, a fim de garantir o funcionamento seguro da instalação.

Após a precipitação, a floculação, a sedimentação e a ozonização, pode ser necessário ajustar o pH. A desacidificação serve para fixar o dióxido de carbono em excesso e ajustar o valor do pH da água tratada para um intervalo estável e adequado às etapas de tratamento subsequentes.

Na cadeia de processos descrita, a adição de solução de hidróxido de sódio na entrada da ALMA BHU MMF é efetuada em função do valor de pH medido. Em determinados modos de funcionamento, o ponto de dosagem também pode ser deslocado para antes da ALMA BHU AKF. Além disso, pode ser prevista uma medição do pH após a filtração por carvão ativado, a fim de verificar novamente a desacidificação e, se necessário, efetuar uma correção adicional.

A estabilização do pH é importante por várias razões. Por um lado, o valor do pH influencia a eficácia dos processos físico-químicos. Por outro lado, um valor de pH inadequado pode favorecer a corrosão, a formação de depósitos ou perturbações nas etapas subsequentes de filtração e desinfeção. Um valor de pH estável é igualmente relevante para a filtração por carvão ativado e para a utilização posterior como água potável, de processo ou industrial.

A desacidificação não é, portanto, uma etapa isolada, mas sim uma componente importante do sistema global. Assegura que a água seja condicionada de forma controlada após o tratamento oxidativo e que as etapas de filtragem subsequentes possam ser realizadas em condições estáveis.

O filtração multicamadas ALMA BHU MMF é a filtração mecânica fina no âmbito do tratamento da água de rio. É utilizada após a precipitação, floculação, sedimentação, ozonização e desacidificação, para remover da água as partículas remanescentes, os flocos residuais, a turvação e as substâncias filtráveis.

A água atravessa o leito filtrante de cima para baixo. O leito filtrante é normalmente composto por várias camadas: antracite como camada filtrante superior, areia fina como camada filtrante subjacente e cascalho de suporte para estabilizar o leito filtrante. Esta combinação permite uma verdadeira filtração em profundidade. As partículas mais grossas são retidas principalmente na camada superior de antracite, enquanto as partículas mais finas são retidas mais profundamente no leito de areia.

O ALMA BHU MMF desempenha várias funções simultaneamente. Melhora a qualidade da água limpa, reduz a turvação e protege as etapas de tratamento subsequentes, como o ALMA BHU AKF ou a desinfeção por UV do ALMA OXI, contra a entrada de partículas. É particularmente importante garantir uma qualidade estável do filtrado, uma vez que as partículas podem comprometer a eficácia da desinfeção por UV e sobrecarregar desnecessariamente os filtros de carvão ativado.

A retrolavagem do ALMA BHU MMF ocorre automaticamente após um intervalo de tempo ou quando se verifica um aumento da pressão diferencial. Para tal, o ar e a água são utilizados em etapas separadas, de modo a remover os sólidos retidos no leito filtrante sem perturbar de forma permanente a estrutura das camadas. A lógica de retrolavagem foi concebida para evitar perdas de material filtrante e para restabelecer uma qualidade estável do filtrado após a retrolavagem.

A filtração por carvão ativado ALMA BHU AKF encarrega-se do tratamento posterior da água já purificada mecanicamente. Enquanto o ALMA BHU LHPS e o ALMA BHU MMF removem principalmente sólidos, turvação, substâncias coloidais e flocos residuais, o ALMA BHU AKF destina-se à adsorção de compostos orgânicos dissolvidos.

O carvão ativado possui uma superfície interna muito extensa e consegue fixar na sua superfície os componentes orgânicos presentes na água. Por isso, o ALMA BHU AKF é particularmente adequado para a redução de substâncias responsáveis pelo odor e sabor, compostos orgânicos dissolvidos, substâncias em traços adsorvíveis e determinados micropoluentes. As substâncias que podem ser removidas e em que medida dependem das características da substância, da qualidade da água bruta, do pré-tratamento, do tempo de contacto e das propriedades do carvão ativado.

No conceito ALMA BHU, o ALMA BHU AKF sucede ao ALMA BHU MMF. Do ponto de vista técnico, isto faz sentido, uma vez que a filtração em várias camadas reduz a carga de partículas e protege o carvão ativado contra a entrada de sólidos. Desta forma, o carvão ativado pode funcionar de forma mais eficiente e a sua vida útil é prolongada.

Os filtros de carvão ativo têm uma conceção estrutural e hidráulica semelhante à dos filtros multicamadas, mas com um leito filtrante de camada única composto por grânulos de carvão ativo. É possível prever uma etapa de saturação de oxigénio a montante do ALMA BHU AKF, a fim de garantir condições estáveis na entrada da filtração por carvão ativo.

A sequência das etapas do processo é determinante para a eficiência, a segurança operacional e a rentabilidade de todo o tratamento da água do rio. Cada etapa desempenha uma função definida e protege a etapa seguinte.

A ALMA BHU LHPS remove, em primeiro lugar, sólidos, turvação, substâncias coloidais e componentes precipitáveis. Desta forma, alivia a carga sobre a ozonização e prepara a água para o tratamento oxidativo. A ozonização ALMA BHU OXI transforma os componentes orgânicos da água e pode melhorar a remoção biológica ou por adsorção nas etapas seguintes. A desacidificação estabiliza o valor do pH e cria condições adequadas para as etapas de filtragem seguintes.

A ALMA BHU MMF elimina, em seguida, as partículas remanescentes, os flocos residuais e a turvação. Desta forma, protege a ALMA BHU AKF, que reduz as substâncias orgânicas dissolvidas e os oligoelementos adsorvíveis. O tratamento final com raios UV serve para garantir a segurança microbiológica da água tratada.

Esta sequência é particularmente importante, pois uma ordem incorreta pode aumentar os custos operacionais e reduzir a eficácia de cada etapa. Se, por exemplo, a filtração por carvão ativado fosse utilizada demasiado cedo no processo, poderia ficar desnecessariamente obstruída por partículas e resíduos de flocos. Se a desinfeção por UV ALMA OXI fosse realizada antes de uma remoção suficiente da turvação, as partículas poderiam comprometer o efeito desinfetante.

Um processo bem estruturado assegura, portanto, que a água seja, passo a passo, estabilizada, clarificada, submetida a tratamento oxidativo, filtrada, purificada por adsorção e, por fim, desinfectada.

As substâncias que podem ser removidas dependem sempre da qualidade da água bruta, da conceção das etapas do processo e da qualidade da água final pretendida. No entanto, um tratamento de água fluvial em várias etapas pode reduzir um vasto leque de componentes.

A ALMA BHU LHPS elimina principalmente matérias em suspensão, turvação, partículas coloidais, flocos, componentes ligados a partículas, bem como substâncias separáveis por precipitação. Dependendo da dosagem de produtos químicos e da gestão do processo, pode também contribuir para a remoção de fósforo, a redução de metais e a descarbonização.

A ozonização ALMA BHU OXI oxida os compostos orgânicos presentes na água, reduz certas substâncias responsáveis pelo odor e sabor e pode apoiar o tratamento biológico ou por adsorção subsequente. A desacidificação estabiliza o valor do pH e melhora as condições de funcionamento para as etapas seguintes.

A ALMA BHU MMF remove as partículas remanescentes, os flocos residuais, a turvação e as substâncias filtráveis. É, assim, uma barreira importante antes da filtração por carvão ativado e da desinfeção por UV. A ALMA BHU AKF reduz as substâncias orgânicas dissolvidas, os micropoluentes adsorvíveis, os compostos responsáveis pelo odor e sabor, bem como determinados micropoluentes. O tratamento final tratamento UV ALMA OXI serve para inativar os microrganismos.

As substâncias e os parâmetros-alvo típicos são:

• Partículas em suspensão,
• Turvações,
• partículas coloidais,
• Algas e componentes das algas,
• substâncias orgânicas naturais,
• substâncias corantes,
• Aromas e sabores,
• Compostos de fósforo,
• metais ligados a partículas,
• Dureza carbonática ou agentes de dureza no contexto da descarbonização,
• oligoelementos orgânicos,
• Micropoluentes,
• Microrganismos.

Para um projeto robusto, são fundamentais as análises da água bruta, as flutuações sazonais, a qualidade da água pretendida, o caudal e os requisitos de redundância.