Tratamento de águas residuais
Gerenciar o pH no tratamento de águas residuais é um empreendimento crucial para as concessionárias de água. Contaminantes sólidos geralmente recebem mais atenção, pois são ameaças mais óbvias, mas níveis de pH abaixo do ideal também podem ser perigosos.
Tornar a água mais ácida ou alcalina pode aumentar a eficácia de certos desinfetantes. Também facilita a remoção de contaminantes, como metais pesados e bactérias. Extremos em ambos os lados do espectro de pH também podem corroer canos ou promover o crescimento microbiano que pode impactar o meio ambiente ou degradar a infraestrutura crítica.
Equilibrar essas considerações requer atenção cuidadosa a vários fatores no processo de tratamento de água. Veja como diminuir o pH em águas residuais usando diferentes estratégias.
Tratamento com ácido sulfúrico
O primeiro passo para gerenciar os níveis de pH no tratamento de água é escolher o aditivo ideal. O ácido sulfúrico é a escolha mais convencional. Ele é tão popular que a US EPA o chama de essencial para o ajuste de pH , e é fácil entender o porquê. O ácido sulfúrico é eficaz e amplamente disponível.
A capacidade de dissolução do ácido sulfúrico permite que ele remova contaminantes além de reduzir a alcalinidade da água. Por ser um dos produtos químicos mais amplamente produzidos no mundo, também é fácil de obter e tem custo relativamente baixo. É menos cáustico em comparação a outros ácidos que fazem o mesmo, o que o torna mais seguro de manusear e reduz os riscos ambientais.
Apesar desses benefícios, o ácido sulfúrico tem várias desvantagens das quais as estações de tratamento de água devem estar cientes. Mais notavelmente, muito dele pode levar à fixação de cálcio, bloqueando tratamentos de membrana e outras etapas de processamento. Concentrações mais altas também podem corroer canos de metal ao longo do tempo, e um manuseio especial é necessário para manter os funcionários da estação seguros.
Tratamento de CO2
O dióxido de carbono é uma forma alternativa cada vez mais popular de reduzir o pH em águas residuais. Ao contrário do ácido sulfúrico, o CO2 não é corrosivo ou cáustico, o que o torna mais seguro de manusear. Injetá-lo em águas residuais cria ácido carbônico sem subprodutos prejudiciais, fornecendo benefícios anti-alcalinidade semelhantes.
O CO2 é mais amplamente disponível do que o ácido sulfúrico, pois é um subproduto de muitos processos naturais e industriais. Consequentemente, é geralmente mais econômico do que tratamentos com ácido sulfúrico. A incrustação de carbonato não é tão comum quanto a corrosão que o ácido sulfúrico pode causar, então o tratamento com CO2 tem menos probabilidade de danificar a infraestrutura hídrica.
Armazenar CO2 envolve recipientes pressurizados, o que introduz riscos de armazenamento e transporte. No entanto, estes não são mais severos do que os requisitos do ácido sulfúrico. A incrustação de carbonato também é mais difícil de remover, mas é menos comum e evitável mantendo os níveis de pH baixos o suficiente. Consequentemente, os custos de manutenção são frequentemente menores com o tratamento de CO2.
Abordagens sem aditivos
As instalações de processamento de águas residuais também podem abrir mão de aditivos completamente. Alguns processos mecânicos podem tornar a água mais ácida ou alcalina, conforme necessário, sem introduzir uma substância potencialmente perigosa. Osmose reversa e eletrocoagulação são os dois principais métodos nessa abordagem.
A osmose reversa já é uma maneira comum de remover contaminantes. Ela pode ajudar a controlar os níveis de pH ao filtrar substâncias que contribuem para uma composição excessivamente ácida ou alcalina. Como esses filtros têm um tamanho de poro de 0,0001 mícrons, eles podem remover a maioria dos contaminantes que afetam o pH.
A eletrocoagulação faz com que os contaminantes se liguem ao passar uma corrente elétrica pela água. Essa coagulação cria partículas maiores, permitindo uma remoção mais fácil com base em filtros.
Esses dois processos têm benefícios e desvantagens semelhantes em relação ao controle de pH. Ambos eliminam a necessidade de produtos químicos com requisitos específicos de manuseio, mas introduzem custos e preocupações com manutenção de equipamentos especializados. Consequentemente, estações de tratamento com orçamentos menores ou volumes de processamento menores podem não considerá-los econômicos.
Processamento em lote vs. processamento contínuo
Além dos aditivos, as concessionárias também podem melhorar o controle do pH no tratamento de águas residuais escolhendo o melhor método de processamento. A escolha principal aqui é entre processamento em lote e contínuo.
Como o nome indica, o processamento em lote trata a água em lotes controlados, um de cada vez. O tamanho de cada um pode variar dependendo do rendimento da instalação. Em todos os casos, o tanque só libera água e reabastece quando a carga atual atinge níveis de pH ideais por um tempo predeterminado.
O processamento contínuo, por outro lado, mantém os tanques de tratamento na capacidade máxima o tempo todo. Assim que um galão de água com pH ajustado sai, outro galão de água não tratada entra. Isso requer uma filtragem linear e configuração de controle de pH.
Estudos mostram que o processamento contínuo é mais eficiente, tanto em termos de consumo de energia quanto em minimizar a demanda de oxidação química da água. No entanto, o processamento em lote é mais eficaz na prevenção da nitrificação e oferece mais garantia sobre níveis específicos de pH.
À luz desses prós e contras, o processamento em lote é ideal para operações de pequeno volume ou aquelas com alta variabilidade de pH. Alternativas contínuas são adequadas para tratamento de água maior e mais previsível.
Eletrodo de vidro vs. Eletrodo de metal vs. Teste de semicondutor
Independentemente de como as instalações reduzem o pH em suas águas residuais, elas devem ter uma maneira confiável de monitorar esses processos. Consequentemente, escolher o método de teste certo é outra área em que as concessionárias podem otimizar seus processos de controle de pH.
Os testes de eletrodo são os métodos de medição de pH mais populares, e os eletrodos de vidro são a escolha dominante sob esse guarda-chuva. Os testes de eletrodo de vidro são mais econômicos do que as opções de eletrodo de metal porque não exigem troca frequente de componentes. Eles também são menos propensos a interagir com sólidos suspensos na água, produzindo resultados mais confiáveis, especialmente em escala.
Os testes de eletrodo de metal são mais precisos do que as alternativas mais antigas de indicadores de papel, mas estão saindo de moda devido à eficiência e confiabilidade dos métodos de eletrodo de vidro. No entanto, uma nova opção surgiu em testes de semicondutores. Os chips de computador que esse método usa fornecem o mais alto nível de confiabilidade e são menores, permitindo testes menos disruptivos, mas custam mais.
Abordagens Híbridas
Uma abordagem híbrida é frequentemente a maneira mais benéfica de avançar em muitas dessas estratégias de controle de pH. Combinar dois ou mais métodos em vez de escolher um em vez do outro pode equilibrar os benefícios e desvantagens de cada sistema para resultados ótimos.
Os métodos de redução de alcalinidade se beneficiam mais dessa filosofia híbrida. Isso pode parecer usar osmose reversa para filtrar água antes de tratá-la com ácido sulfúrico ou CO2. Alternativamente, as instalações podem usar eletrocoagulação para tornar a osmose reversa mais eficaz.
Abordagens híbridas são particularmente valiosas para instalações que gerenciam diferentes tipos de águas residuais. Fluxos de águas residuais industriais podem passar por processamento em lote, dada a maior probabilidade de conter contaminantes perigosos, enquanto águas residuais residenciais fluem por processos contínuos mais eficientes em termos de energia. As concessionárias de água devem revisar suas cargas de trabalho atuais e comparar os custos de cada método para descobrir se as soluções híbridas são ideais.
Automação
Qualquer abordagem que uma instalação de tratamento tome deve ser automatizada o máximo possível. A automação é essencial para gerenciar o pH no tratamento de águas residuais porque minimiza o erro humano e melhora a eficiência do processo.
Soluções automatizadas já são comuns no monitoramento de pH, mas plantas de processamento também podem aplicá-las à filtragem e tratamento. Adicionar aditivos automaticamente à água garante que a quantidade exata necessária seja usada a cada vez, evitando a correção excessiva. Também reduz preocupações de segurança em torno de materiais perigosos, já que quase todos os acidentes no local de trabalho decorrem, pelo menos em parte, de erro humano.
Em todos os casos de uso, a automação é mais eficaz quando pareada com sensores de Internet das Coisas (IoT). Esses dispositivos podem alimentar sistemas automatizados com dados em tempo real para permitir controles mais precisos e torná-los mais adaptáveis a condições de mudança. Por exemplo, sensores de pH conectados à IoT podem informar soluções robóticas quando adicionar mais CO2 ou passar água por osmose reversa novamente quando os níveis de pH ainda não estiverem ideais.
Explore estes métodos para controlar o pH no tratamento de águas residuais
O melhor método de controle de pH varia entre as estações de tratamento. As organizações de processamento de águas residuais devem considerar os tipos de materiais que gerenciam, seu volume de produção e orçamentos para determinar a melhor maneira de reduzir o pH em águas residuais.
Aprender sobre as vantagens e desvantagens de cada estratégia é o primeiro passo para tomar uma decisão informada. Uma vez que as empresas saibam quando cada método é mais apropriado, elas podem encontrar a solução ideal para suas necessidades.
Emily Newton é uma jornalista industrial. Ela cobre regularmente histórias para os setores de serviços públicos e energia. Emily também é editora-chefe da Revolutionized (revolutionized.com).
Por: Emily Newton
Fonte: Water Online
Traduzido por: Denise Akemi F. Takahashi Trugillo
