Arejamento otimizado para uma regulação precisa e um consumo de energia minimizado

O tratamento de águas residuais é responsável por um consumo de energia elevado, e como a energia é um recurso valioso e escasso, devemo-nos focar na otimização destes processos de tratamento. Existem diversas alternativas – desde a simples substituição de equipamentos antigos por soluções novas e mais eficientes em termos energéticos, até ao aproveitamento das águas residuais como um recurso valioso de energia. Os compostos orgânicos removidos durante o tratamento biológico contêm uma quantidade significativa de energia química que pode ser utilizada para otimizar os processos de tratamento. Com o conhecimento e a tecnologia atualmente disponíveis, é possível construir estações de tratamento de águas residuais energeticamente neutras – ou mesmo, produtoras de energia elétrica.

O arejamento é uma parte importante do tratamento das águas residuais e é o processo de maior consumo de energia na estação de tratamento. Otimizar este processo é, portanto, um passo importante para obter uma estação de tratamento de águas residuais que produz energia elétrica.

O que é o arejamento?

O arejamento é o processo de adição de ar a um líquido ou a uma substância. O arejamento da água é a adição de oxigénio à água ou o aumento do teor de oxigénio dissolvido, e existem várias formas para o conseguir.

Os sistemas mais comuns de arejamento da água são por ação mecânica e por métodos de difusão de ar. Os arejadores mecânicos agitam a água para aumentar o contato com o ar e melhorar a sua capacidade na absorção do oxigénio. Os arejadores com introdução de ar, injetam ar dentro da água a tratar. Este sistema cria pequenas bolhas de ar no fundo que se deslocam até à superfície da água e desta forma aumenta a área de exposição da água ao ar [1].

Biodegradação

O processo de remoção de contaminantes como fósforo, nitrogénio e compostos orgânicos em estações de tratamento de águas residuais geralmente inclui as etapas de tratamentos mecânico, biológico e químico.

A maioria dos sistemas de tratamento biológico de águas residuais inclui o arejamento como parte do processo. O tratamento biológico utiliza micro-organismos presentes naturalmente para degradar os contaminantes das águas residuais. Ao adicionar ar à água, esses micro-organismos utilizam o oxigénio para a biodegradação aeróbica da matéria orgânica. A biodegradação torna-se num processo extremamente lento, caso o nível de oxigénio não seja suficiente. Por outro lado, um nível excessivo de oxigénio pode levar à emissão de N2O – um gás muito mais forte e mais nocivo para o meio ambiente do que o CO2. Por isso, é importante ter uma regulação precisa no arejamento [2].

Remoção de compostos inorgânicos

Além disso, o arejamento no tratamento de águas residuais é tipicamente utilizado para reduzir o nível de dióxido de carbono, amoníaco e sulfeto de hidrogénio e para remover, por exemplo, ferro e manganês por oxidação. Embora os compostos de enxofre não sejam necessariamente prejudiciais, o mau cheiro e o potencial mau sabor incentiva a remoção desses compostos da água. A saturação da água com nitrogénio e oxigénio, em equilíbrio com a atmosfera circundante, remove quase na totalidade o CO2, sulfeto de hidrogénio e amoníaco. E como alternativa ao cloro que é um desinfetante químico, o arejamento pode remover eficientemente quantidades menores de compostos de enxofre, e tanto o ferro, como o sulfeto de hidrogénio podem, efetivamente, ser oxidados e reduzir o sulfeto de hidrogénio para enxofre atómico. Estes compostos podem então ser fisicamente filtrados da água [1].

É importante uma regulação precisa

O arejamento é o processo que consome mais energia numa estação de tratamento de águas residuais e, normalmente, pode ir até 50% do consumo total de energia da estação [3].

Devido ao alto consumo de energia, o arejamento é considerado uma das etapas mais críticas do tratamento de águas residuais. Um sistema de arejamento bem desenhado tem impacto direto tanto na eficácia como na economia de energia. O controlo do processo de arejamento não só reduz a energia utilizada para o tratamento de águas residuais, como também pode reduzir a emissão de CO2. No entanto, como já mencionado, os procedimentos para economia de energia podem dar origem à emissão de N2O se o processo não for controlado corretamente. Então, é importante uma afinação precisa  – não só para economizar, mas também para o meio ambiente.