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O arejamento é parte integrante de qualquer processo de tratamento biológico de águas residuais. A eficácia do processo depende em grande parte do quão bem concebido é o sistema de aeração.
A selecção da tecnologia certa pode fazer toda a diferença para a sua aplicação de tratamento de águas residuais.
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O arejamento é uma técnica de apoio aos processos biológicos que têm lugar na segunda fase do processo de tratamento de águas residuais (WWT).
As águas residuais pré-filtradas que entram nos tanques de aeração ainda contêm amoníaco e partículas orgânicas muito pequenas que não puderam ser filtradas nos tanques de sedimentação. Grandes quantidades de ar comprimido são introduzidas no processo através de um sistema de difusores de superfície ou submersos.
O objectivo é alimentar os microrganismos presentes nas águas residuais e assim efectivamente remover os resíduos e os poluentes das mesmas. O processo biológico é um processo energético intensivo, mas é uma forma muito eficiente de tratamento de águas residuais, uma vez que pode demorar apenas 5-6 horas.
O arejamento fornece oxigénio dissolvido de que os microrganismos necessitam para realizar processos de biodegradação.
As bactérias contidas nas águas residuais ajudam a tratá-las e estabilizá-las através da decomposição da matéria orgânica. Sem uma quantidade suficiente de oxigénio, a biodegradação é lenta e resulta numa conversão incompleta dos poluentes. Quando ocorre em condições sépticas, o processo vê muitas vezes hidrogénio e enxofre sob a forma de sulfureto de hidrogénio.
O carbono é transformado em metano ou convertido em ácidos orgânicos. Isto leva à criação de condições de pH baixo na bacia, dificultando o processo de tratamento e acelerando a produção de odores.
O arejamento é uma etapa crucial do processo de tratamento de águas residuais. Ajuda na remoção de compostos indesejáveis da água, preparando-a para a fase seguinte de tratamento. Além disso, é rentável e amigo do ambiente. A maioria das estações de tratamento de água municipais e industriais utilizam a aeração como parte de um processo global para purificar a água e remover os seus poluentes.
Há vários tipos de processos de aeração utilizados no tratamento de águas residuais, quer para eliminação quer para reutilização. Algumas delas são mais comuns do que outras. É importante ter em consideração os seus prós e contras com base nas suas necessidades e objectivos individuais. Os métodos mais populares de aeração são:
1. Processo de lodo activado (ASP) - ar ou oxigénio é introduzido numa mistura de águas residuais tratadas e microorganismos contidos num tanque de aeração. Os microrganismos multiplicam-se e crescem à medida que decompõem a matéria orgânica, formando uma manta de lodo. A mistura entra então num tanque de decantação ou num clarificador onde a lama se deposita. Desta forma, fica separada da água purificada.
2. A. Reactor descontínuo sequencial (SBR) - este método é semelhante ao método ASP, excepto que um único tanque é utilizado ao longo de todo o processo. B. Sequenciação do biorreator de lote (SBBR) - este método é semelhante ao método SBR. No entanto, o processo biológico é aqui apoiado por meios adicionais (um portador de biofilme), e não apenas por aeração. Como resultado, o tempo de retenção hidráulica (HRT) é reduzido.
3. Bioreactor de membrana (MBR) - este método combina um processo de membrana como a microfiltração com um processo de tratamento biológico, como o processo de lama activada.
4. Reactor de biofilme de leito móvel (MBBR) - neste método, os portadores de plástico com biofilme são utilizados para decompor as substâncias orgânicas nas águas residuais.
Antes de seleccionar o método de aeração para os seus processos de tratamento de águas residuais, é necessário avaliar as vantagens e desvantagens de cada uma das opções disponíveis. Também tem de considerar a melhor solução de sopro para cada um deles.
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São utilizadas diferentes tecnologias de sopradores em processos de aeração, dependendo da concepção e funcionamento da instalação de tratamento de águas residuais específica. Em geral, o processo de aeração requer uma grande quantidade de ar que é fornecida por sopradores simples ou múltiplos.
Tipicamente, são utilizados sopradores de grande lóbulo e de parafuso, centrífugos de múltiplas fases e turbo-sopradores de alta velocidade. Em algumas plantas mais pequenas, são utilizados sopradores de canal lateral de baixa capacidade e baixa pressão.
Devido à constante mudança da procura de ar biológico (CBO) de processos de aeração, são frequentemente utilizados ventiladores múltiplos. São controlados de forma centralizada para assegurar um funcionamento eficiente e contínuo. O ar que os ventiladores fornecem à bacia de aeração tem várias funções.
A primeira é fornecer o oxigénio necessário para a metabolização de compostos orgânicos nas águas residuais. O oxigénio deve ser dissolvido para poder ser utilizado pelos microrganismos. Isto é feito por difusores que produzem bolhas minúsculas ou micro-bolhas nas águas residuais. Em segundo lugar, é necessário oxigénio quando os microrganismos convertem o amoníaco (NH3) em nitrato (NO3), um processo conhecido como nitrificação. A nitrificação é frequentemente responsável por metade da procura total de oxigénio do processo.
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A energia utilizada para a aeração numa estação de tratamento de águas residuais representa normalmente entre 50% e 60% do consumo total de energia da instalação. Em alguns casos, o número pode atingir os 70%. A eficiência do ventilador é portanto uma prioridade chave, mas analisar apenas a eficiência energética nominal não é a melhor medida dos custos operacionais a longo prazo. Há muitas outras variáveis e condições de funcionamento a considerar a fim de seleccionar o ventilador de aeração mais adequado.
Estes incluem investimento de capital e custos operacionais e de manutenção que são conhecidos em conjunto como Total Cost of Ownership (TCO). O objectivo do TCO é colocar um único valor no ciclo de vida completo de uma compra de capital. Na indústria de tratamento de águas residuais, é necessário ter em conta todas as fases da propriedade, desde o preço de compra inicial até aos custos de energia, manutenção, reparação e serviço.
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O ciclo de vida médio de uma planta WWT varia entre 20 e 25 anos. Especificar ventiladores para um período de serviço tão longo pode revelar-se um desafio, especialmente quando se considera a rapidez com que a tecnologia tem vindo a evoluir nas últimas décadas. Entretanto, os decisores precisam de planear tanto a capacidade existente de uma fábrica como o seu crescimento futuro.
Um problema comum visto nas fábricas da WWT é o sobredimensionamento das soluções, numa tentativa de acomodar a procura futura. Isto é desnecessário e pode ser dispendioso tanto em termos do gasto inicial como de qualquer despesa de manutenção em curso. A viragem é um factor essencial que pode ajudar a acomodar as mudanças na procura ao longo de um período de tempo. Embora seja frequentemente ignorado quando são especificados sistemas de sopradores, pode ter um grande impacto nos custos de um sistema durante a sua vida útil.
Este desafio pode ser enfrentado considerando o turbilhão dos sopradores no processo de selecção. Tem de ser tido em conta quando se compra uma solução sopradora de longa duração para a sua planta WWT e equilibrado contra o TCO. O resultado final? A solução mais eficiente e rentável para o seu site, quer seja..
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