Nutrientes e oligoelementos eficientes para o tratamento biológico da água e das águas residuais

No tratamento biológico das águas residuais, os microrganismos - bactérias, fungos, protozoários - realizam o trabalho principal de decomposição dos poluentes orgânicos e inorgânicos.
Para que estes organismos funcionem de forma óptima, é necessário cumprir três requisitos fundamentais:

1. Fonte de energia (substâncias orgânicas, por exemplo, hidratos de carbono, gorduras, proteínas)

2. Macronutrientes (azoto, fósforo, potássio) para a construção das estruturas celulares

3. Oligoelementos (por exemplo, ferro, cobre, zinco, cobalto, molibdénio) para reacções metabólicas enzimáticas

Se faltar apenas um destes componentes, a cadeia metabólica dos micróbios pode ser interrompida - comparável a uma linha de produção em que um componente em falta pára todo o processo de produção.
Os resultados são:

• Menor degradação da CQO e da CBO₅

• Valores de processo instáveis (pH, oxigénio dissolvido, potencial redox)

• Problemas de funcionamento visíveis, como formação de espuma, deterioração de flocos ou crescimento de filamentos

Exemplo prático:
Numa estação de tratamento de águas residuais de uma fábrica de lacticínios, uma deficiência de fósforo levou a uma nitrificação instável e a um aumento de amónio no efluente, apesar de uma elevada carga de CQO. A nitrificação só foi restabelecida em 48 horas após a adição direcionada de uma mistura de nutrientes ALMA AQUA.

Um defeito pode ser detectado diretamente através de análises laboratoriais e indiretamente através de observações do processo.

Indicadores típicos em funcionamento:

• Química-analítica:

  • Valores de descarga elevados para a CQO, a CBO₅, o amónio ou o nitrato

  • Relação N/P desfavorável na entrada

  • Concentrações muito baixas de certos metais (Fe, Cu, Co, Mo) na fase de lamas

• Biologia de processos:

  • Redução da taxa de consumo de oxigénio (OUR)

  • Tempos de arranque prolongados após picos de carga

  • Menor produção de gás em instalações anaeróbias

• Pistas visuais:

  • Formação de espuma ou flocos de lama instáveis

  • Lodo filamentoso (bactérias filamentosas)

  • Coloração escura ou muito clara das lamas (colonização incorrecta)

Dica prática:
Um exame microscópico em combinação com um balanço de nutrientes é a forma mais segura de reconhecer uma deficiência numa fase inicial - antes de os valores-limite serem ultrapassados.

A determinação é efectuada através do balanço de nutrientes:

1. Análise dos valores de entrada (CQO, CBO₅, N total, P total, teor de oligoelementos)

2. Cálculo do rácio N/P - para sistemas com funcionamento aeróbio, o valor ideal é normalmente de cerca de 100:5:1 (CQO:N:P)

3. Monitorização do processo - tempos de reação, grau de degradação, propriedades das lamas

4. Testes laboratoriais com adição orientada de nutrientes para testes de eficácia

Dica: A ALMA AQUA oferece uma análise completa dos nutrientes, incluindo recomendações de dosagem para cada tamanho de sistema.

Elementos-chave para um tratamento biológico estável da água e das águas residuais:

• Ferro (Fe):

  • Envolvido no transporte de electrões na cadeia respiratória

  • Importante para a formação de estruturas de flocos estáveis

  • Na falta de ferro, os flocos desintegram-se e as propriedades de sedimentação deterioram-se

• Cobre (Cu):

  • Ativa as enzimas de oxidação e redução

  • Importante para as bactérias desnitrificantes

  • No entanto, uma sobredosagem pode ter um efeito tóxico

• Cobalto (Co):

  • Indispensável para a síntese de vitamina B₁₂ em metanogénios

  • Particularmente crítico em processos anaeróbicos, por exemplo, centrais de biogás

• Zinco (Zn):

  • Co-fator de numerosas enzimas

  • Apoia a estabilidade da parede celular e da membrana

• Molibdénio (Mo):

  • Necessário para a nitrificação e redução de nitratos

  • A carência conduz a problemas de degradação do azoto

Exemplo prático:
Numa estação de tratamento de águas residuais industriais da indústria química, a falta de cobalto e níquel levou a uma queda drástica na produção de biogás. Após a adição de uma mistura de oligoelementos ALMA AQUA, o rendimento de metano foi aumentado em 30%.

Uma sobredosagem pode ser tão problemática como uma deficiência - só que menos óbvia.

Riscos possíveis:

• Aumento dos custos operacionais devido ao consumo desnecessário de produtos químicos

• Precipitação de nutrientes no efluente → Ultrapassagem dos valores-limite de N total ou P total

• Efeitos tóxicos em microrganismos sensíveis com oligoelementos como o cobre, o níquel ou o zinco

• Efeitos secundários:

  • Formação de sólidos interferentes (por exemplo, lamas de fosfato de ferro)

  • Inibição de certas vias metabólicas (por exemplo, nitrificação)

Prevenção:

• Sistemas de dosagem automatizados com controlo dependente do fluxo ou da carga

• Controlo regular das concentrações no reator e na saída

• Combinação com a monitorização do processo (medição OUR, microscopia, balanço de nutrientes)

• Dosagem contínua: através de uma bomba doseadora diretamente na entrada ou no tanque de arejamento

• Doseamento por impulso: Para estados de carência agudos ou perturbações do processo

• Dosagem multiponto: Para grandes sistemas ou várias linhas de reactores

Oferecemos sistemas de dosagem completos com tanques de armazenamento, controlos e monitorização remota.

Sim - Os nutrientes e oligoelementos ALMA AQUA são formulados para serem amplamente aplicáveis e compatíveis com os processos:

• Processos aeróbicos:

  • Lamas activadas (convencional)

  • Bioreactores de membrana (MBR)

  • Sistemas de filtragem

• Processos anaeróbios:

  • Digestão (municipal e industrial)

  • Reactores UASB/EGSB

  • Co-fermentação em unidades de biogás

• Procedimentos combinados:

  • Nitrificação / desnitrificação

  • Reactores descontínuos sequenciais (SBR)

Importante:
A composição exacta (macronutrientes, oligoelementos, quelatos) é adaptada ao tipo de processo, às caraterísticas das águas residuais e à carga.
Isto assegura que os microrganismos são fornecidos de forma óptima sem sobrecarregar o processo com uma sobredosagem.

A relação N/P (relação entre o azoto e o fósforo) é um indicador-chave do fornecimento de nutrientes nos processos de depuração biológica.

• Valores standard para processos aeróbios: aprox. 100:5:1 (CQO:N:P)

• Valores normalizados para processos anaeróbios: variam consoante o substrato, sendo frequentemente mais baixos os requisitos de P

estratégia de otimização:

1. Analisar as caraterísticas da entrada - medição da CQO, N total, P total

2. Ter em conta as flutuações diárias e semanais

3. Ajuste fino da dosagem com base nos valores de descarga e nos resultados da microscopia

4. Controlo dependente da carga com ajuste automático da adição de nutrientes

Exemplo prático:
Numa estação de tratamento de águas residuais de uma fábrica de lacticínios, o ajuste preciso da relação N/P de 100:3:0,8 para 100:5:1 aumentou o desempenho da nitrificação em 20% e manteve os valores de amónio no efluente abaixo de 2 mg/l numa base permanente.

Os processos anaeróbios - especialmente as fases de formação de metano - reagem de forma muito sensível a deficiências de oligoelementos. Estes são particularmente importantes:

• Cobalto (Co): essencial para a vitamina B₁₂, indispensável para os metanogénios

• Níquel (Ni): Co-fator para enzimas na metanogénese

• Selénio (Se): para enzimas na degradação do acetato

• Ferro (Fe): Transporte de electrões, ligação ao sulfureto de hidrogénio

Problemas típicos de deficiência:

• Diminuição da produção de metano

• Aumento dos ácidos gordos voláteis (AGV) → diminuição do pH

• Qualidade instável do gás (aumento do CO₂)

Solução:
Adição orientada de misturas de oligoelementos ALMA AQUA com estabilização quelatada para evitar a precipitação em caso de excesso de sulfureto ou carbonato.

A deteção precoce é crucial para evitar falhas no processo e violações dos valores-limite.

Métodos recomendados:

1. Análises laboratoriais regulares da biomassa e da água (oligoelementos totais e dissolvidos)

2. Controlo microscópico: diminuição da diversidade de espécies, ocorrência de bactérias filamentosas ou deficiência de protozoários

3. Monitorização em linha do processo: alterações na produção de gás (anaeróbio), OUR/taxa de respiração (aeróbio)

4. Bioensaios: ensaios à escala laboratorial com adição de nutrientes específicos → Medir a velocidade de reação

Dica prática:
As deficiências de oligoelementos ocorrem frequentemente primeiro nos subprocessos, por exemplo, inibição da nitrificação ou redução do rendimento do biogás. A análise contínua dos dados do processo, em combinação com uma estratégia proactiva de nutrientes, evita que as falhas críticas ocorram em primeiro lugar.