A a Z das etapas de tratamento de efluentes industriais

O uso da água para fins industriais, comerciais e domésticos adiciona contaminantes indesejáveis ​​aos nossos corpos hídricos que alteram as propriedades físicas e químicas da água, tornando-a imprópria para uso e perigosa do ponto de vista ambiental. Portanto, as águas residuais precisam passar por uma série de processos de tratamento para melhorar a qualidade da água, adequando-a aos padrões ambientais, de saúde e segurança.

O tratamento de efluentes geralmente ocorre em três etapas: primária, secundária e terciária. Existem uma série de parâmetros físicos, químicos e biológicos, como cor, odor, turbidez, pH, DQO, DBO, teor de nitrogênio, TDS e teor de patógenos que governam a reutilização e tratabilidade das águas residuais. Cada etapa de tratamento garante que os parâmetros do efluente estejam mais próximos de serem atendidos.

1. Tratamento Primário de Águas Residuais

O tratamento inicial de efluentes industriais ocorre durante o tratamento primário onde os sólidos em suspensão como plástico, madeira, graxa etc. são removidos fisicamente. Qualquer tipo de material coloidal presente na água é submetido a um tratamento químico, utilizando floculantes e coagulantes que flocam junto com o material coloidal contaminante e fazem com que este se deposite no fundo do tanque de tratamento. É nesta fase que o pH do efluente é neutralizado com um ácido ou alcalino antes de as águas residuais serem enviadas para o tratamento secundário das águas residuais. Este é um passo necessário para promover o crescimento microbiano na fase de tratamento de águas residuais secundárias. Os micróbios preferem um ambiente de pH quase neutro para se alimentar, florescer e se replicar.

2. Tratamento Secundário de Águas Residuais

O tratamento primário de águas residuais é seguido pelo tratamento secundário de águas residuais, que é o coração do processo de tratamento de águas residuais. O tratamento secundário também é conhecido como processo de tratamento biológico, onde o efluente tratado primário é posteriormente tratado usando agentes biológicos que causam oxidação do carbono e remoção de outros nutrientes. O tratamento secundário de águas residuais é realizado usando agentes biológicos como enzimas ou microorganismos.

A. Tratamento Secundário de águas residuais mediado por Enzimas

As enzimas são moléculas proteicas biológicas não vivas que catalisam uma reação bioquímica. Em processos secundários de tratamento de águas residuais mediados por enzimas, as enzimas tratam a água através de uma reação enzima-substrato, onde a enzima se liga a um local do substrato e provoca a degradação do substrato. A desvantagem é que o uso de enzimas torna-se um assunto caro considerando as necessidades contínuas em grande volume. Devido à especificidade do substrato das enzimas, poluentes orgânicos adicionais não podem ser degradados. Eles também permanecem altamente sensíveis a quaisquer flutuações no ambiente que podem facilmente torná-los inativos e, portanto, com a necessidade de serem substituídos. Eles também precisam de infraestrutura específica para serem empregados em uma unidade de tratamento.

B. Tratamento Secundário de Águas Residuais mediado por Micróbios

A degradação microbiana de águas residuais é o método mais versátil, eficaz e simples para o tratamento secundário de águas residuais . O tratamento microbiano de efluentes pode facilmente degradar a maioria dos poluentes orgânicos comumente encontrados em águas residuais. Os micróbios usam esses poluentes orgânicos como fonte de alimento, decompondo os compostos orgânicos tóxicos de alto peso molecular em água, dióxido de carbono, biomassa e outros subprodutos menores e não tóxicos. A capacidade dos micróbios de sobreviver, adaptar, multiplicar e degradar de forma não específica qualquer poluente orgânico torna a solução mais econômica e eficiente para o tratamento secundário de águas residuais. É aconselhável usar um produto microbiano composto por um consórcio de micróbios altamente tenazes e cientificamente selecionados que sejam capazes de atingir uma ampla variedade de compostos orgânicos simples e recalcitrantes para obter melhores resultados durante o tratamento secundário de águas residuais.

2.1. Modos de Tratamento Secundário de Águas Residuais

O processo de tratamento secundário pode ser classificado principalmente em tratamento aeróbico e anaeróbico, dependendo se os micróbios no sistema de tratamento requerem a presença de oxigênio para sobreviver e tratar a água que entra no sistema.

2.1. Tratamento aeróbico:

No tratamento aeróbio, a degradação microbiana do efluente ocorre na presença de ar/oxigênio, que é fornecido mecanicamente por aeradores. O consumo de energia para operar continuamente os aeradores e monitorar os parâmetros do tanque secundário o torna mais caro que o tratamento anaeróbico. Mas a degradação rápida e eficiente de poluentes em condições aeróbicas dá uma vantagem sobre o tratamento anaeróbico. A degradação mais rápida de poluentes garante menor tempo de retenção de efluentes, reduzindo, por sua vez, a necessidade de grandes espaços terrestres. A tecnologia aeróbica é empregada por várias tecnologias, tais como:

Tratamento de Lodo Ativado – É a tecnologia mais utilizada no tratamento secundário de efluentes. Neste processo os microrganismos e sólidos são suspensos no tanque usando grandes aeradores e agitadores. Os micróbios interagem com poluentes orgânicos e os degradam. Os sólidos e os micróbios flocam juntos para formar flocos como sólidos suspensos em licor misto (MLSS). Após atingir o tratamento de efluente desejado, o licor misturado é descarregado no clarificador secundário, onde o lodo se deposita no fundo e o sobrenadante é ainda submetido a tratamento terciário. Uma parte do lodo é reciclada de volta para a unidade de tratamento secundário e isso serve como semente para tratamento posterior das águas residuais recebidas. Os micróbios neste lodo já estão pré-aclimatados à carga orgânica na água, tornando o processo de degradação mais rápido e eficiente.

Reatores de biofilme de leito móvel (MBBRs) : MBBR também são um tipo de processo de lodo ativado, mas os micróbios são fixados na superfície do transportador de polietileno como um biofilme. Esses transportadores inertes podem se mover facilmente dentro do tanque de aeração, proporcionando fácil acesso para interação microbiana e de resíduos devido à sua maior área de superfície. Seu movimento facilita uma maior taxa de degradação.

Reatores em batelada sequencial (SBRs) : Atua no enchimento e extração do sistema de lodo ativado em intervalos específicos durante o processo de tratamento. Após o tratamento, a aeração e a agitação são interrompidas e a sedimentação do lodo é permitida. O sobrenadante tratado é então retirado da saída. Neste processo de tratamento secundário de águas residuais, a equalização, aeração e clarificação podem ser alcançadas em um único sistema.

Biorreatores de membrana: A combinação de tratamento biológico de águas residuais, como lodo ativado, juntamente com processos de membrana, como microfiltração (MF) ou ultrafiltração (UF) pode ser alcançada com biorreatores de membrana. A unidade de filtração é colocada dentro do reator biológico e o efluente é retirado através da unidade de filtração mantendo a biomassa microbiana dentro do reator.

2.1.2. Tratamento Anaeróbico -

O tratamento microbiano de efluentes na ausência de ar/oxigênio é conhecido como tratamento anaeróbico. Esta degradação é realizada por microrganismos anaeróbios. É um método de baixo custo para tratamento secundário de efluentes, pois não requer alta entrada de energia. Embora a entrada de energia para sistemas como agitadores e monitoramento de dados em tempo real seja mínima, a necessidade de espaço para tratar grande volume de efluente com tempos de retenção mais altos é muito maior em comparação com seus equivalentes aeróbicos. As tecnologias utilizadas no tratamento anaeróbico incluem:

Lagoas anaeróbicas : bacias de terra artificiais, como lagoas que fornecem condições anaeróbicas para o tratamento de efluentes, são chamadas de lagoas anaeróbicas. Os efluentes são mantidos em lagoas e acrescidos de micróbios anaeróbios potenciais para degradação de poluentes. Esta tecnologia requer maior tempo de retenção em comparação com qualquer outro sistema anaeróbico.

Reatores de manta de lodo anaeróbio (ASB): Neste processo, o efluente é passado por uma manta de flocos ou lodo granular em condições anaeróbicas. O fluxo de efluente pode ser descendente ou ascendente. O reator de manta de lodo anaeróbico de fluxo ascendente (UASB) é a tecnologia ASB mais comumente usada.

Reatores de filtro anaeróbio. Nesse processo, o efluente passa por filtros anaeróbios com biofilmes retidos em sua superfície. O filtro contém um transportador inerte que pode ser de origem sintética ou natural. Os filtros podem ser operados em fluxo ascendente ou descendente.

Remoção de nitrogênio por nitrificação e desnitrificação: Este método de tratamento secundário de águas residuais usa uma combinação de tratamento aeróbico seguido de tratamento anaeróbico para remoção de nutrientes, como nitrogênio. O nitrogênio geralmente está presente na água na forma de amônia em pH alcalino, íon amônio em pH ácido e nitrogênio amoniacal em pH neutro. O processo de remoção de nitrogênio é um processo de duas etapas chamado nitrificação e desnitrificação.

Tratamento terciário de águas residuais

O tratamento terciário de águas residuais é o processo de tratamento final que utiliza uma combinação de processos físicos e químicos para remover patógenos microbianos nocivos e formas de vida superiores das águas residuais. Pode envolver um método físico de separação, como filtração seguida de tratamento de desinfecção físico/químico adicional. Outros métodos também podem ser empregados adicionalmente. Às vezes, devido à falta de recursos, essa parte do tratamento é totalmente ignorada. Isso torna ainda mais importante que o tratamento secundário de águas residuais seja o mais eficiente possível.

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