Métodos de tratamento de efluentes com alto teor de nitrogênio amônico

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Este tópico foi editado pela última vez por O.K., em 19/04/2016, às 22:38. Com o desenvolvimento industrial e o aumento do número de fábricas, a quantidade de águas residuais com alto teor de amônia no país vem aumentando. Essas águas residuais são complexas em sua composição e extremamente tóxicas, o que representa um grande risco para o meio ambiente. Um teor elevado de amônia pode causar eutrofização dos corpos d’água, além de ter um forte potencial carcinogênico. As águas residuais com alto teor de nitrogênio amoniacal já chamaram a atenção do setor ambiental e em todo o mundo. Diante dessa situação, foram desenvolvidos muitos métodos para tratar essas águas residuais, abrangendo aspectos físicos, químicos e biológicos. No tratamento de efluentes com alto teor de nitrogênio amônico, não existe um único processo capaz de fazer com que a água resultante atenda completamente aos padrões exigidos. Geralmente, é necessário utilizar um processo de pré-tratamento, combinado com um ou mais processos de tratamento avançado. Existem muitos processos de pré-tratamento, como a destilação, a tecnologia de absorção por membranas e a oxidação úmida catalítica. Já no que diz respeito ao tratamento avançado, existem diversas técnicas, como a precipitação química, a desnitrificação biológica, as reações de oxidação-redução químicas, o método de adição de cloro em pontos específicos e o método eletrolítico. Geralmente, as técnicas mais amplamente utilizadas são o método de destilação (stripping) + desnitrificação biológica, o método de destilação (stripping) + oxidação-redução química, ou então o método de membrana líquida; se a membrana funcionar bem e não houver problemas com ela, é possível atingir os padrões desejados com apenas um processo. Método de destilação por desgaseificação: A destilação por desgaseificação consiste em colocar a água em contato com o ar, como fase discreta. A diferença entre a concentração real dos componentes presentes na água e sua concentração de equilíbrio é utilizada para transferir o nitrogênio amônico para a fase gasosa, eliminando assim o nitrogênio amônico das águas residuais. Geralmente, o nitrogênio amônico existe em equilíbrio na forma de íons de amônio (NH4+) e amônia livre (NH3). Quando o pH das águas residuais é ajustado para um valor alcalino, o amônio em estado iônico se transforma em amônia em estado molecular. Em seguida, é introduzido ar para que a amônia seja removida do sistema. Se o ar utilizado para a desgasificação for vapor, seria melhor, pois em altas temperaturas isso acelera a separação do amônia livre (NH3) das águas residuais. No entanto, o uso de vapor é muito caro, por isso geralmente se opta pelo uso de ar para a desgasificação. Mas, na prática, também existem problemas como baixa eficiência no processamento, formação de incrustações que afetam o funcionamento, alto consumo de energia e grande volume de trabalho de manutenção, além da possibilidade de causar poluição secundária. Esse método é frequentemente utilizado como pré-tratamento para águas residuais com alto teor de nitrogênio amônico. Método de oxidação-redução química: Nesse método, é utilizado um novo agente para a remoção de nitrogênio amoniacal. Esse agente possui forte capacidade de oxidação e redução. Durante o processo de remoção do nitrogênio, o nitrogênio presente nos compostos orgânicos nitrogenados, bem como em sais inorgânicos que contêm nitrogênio, como sulfatos e ácidos nítricos, é primeiro convertido em NH3, NH2 e NH. Em seguida, esse nitrogênio é transformado em NO e NO2, sendo finalmente reduzido a N2. Claro, esse método é geralmente utilizado no tratamento avançado de efluentes com alta concentração de amônia e nitrogênio, bem como no tratamento de efluentes com concentrações médias e baixas desses elementos. No processo de desnitrificação, se o controle dos aditivos for adequado, é possível remover completamente o nitrogênio amônico da água, alcançando assim zero emissões. Ao mesmo tempo, não são gerados resíduos (resíduos sólidos) nocivos ao meio ambiente durante o processo de reação. Não há necessidade alguma de se preocupar com o tratamento de resíduos sólidos. Método de membrana líquida: O princípio do tratamento de águas residuais contendo amônia por meio dessa técnica é o seguinte: uma membrana microporosa hidrofóbica (feita de polipropileno, politetrafluoretileno ou copolímero de fluoretileno) separa as águas residuais contendo amônia e o H2SO4, mantendo-os em lados opostos da membrana. Ao se ajustar o pH das águas residuais, o NH4+, que está na forma iônica, é transformado em NH3, que está na forma molecular e é volátil. Graças à diferença de concentração de NH3 entre os dois lados da membrana, o NH3 presente nas águas residuais evapora na interface com a membrana. O NH3 em estado gasoso difunde-se através das microporos da membrana até o outro lado dela. Na interface entre a membrana e o líquido de absorção, ele é absorvido pelo H2SO4, reagindo para formar o (NH4)2SO4, que não é volátil, sendo assim recuperado. Devido às diferentes formas em que o amônia existe nas águas residuais e no líquido de absorção, o amônia presente nas águas residuais pode ser transferido continuamente para o líquido de absorção, por meio da transformação de sua forma química. Isso continua até que todo o H2SO4 presente no líquido de absorção seja neutralizado pelo amônia. Teoricamente, a concentração de nitrogênio amônico nas águas residuais após o tratamento pode chegar a zero. Atualmente, a dificuldade no processo de absorção por membranas está relacionada à prevenção de vazamentos nas membranas. Para garantir um fluxo mais elevado, as membranas microporosas geralmente têm espessura reduzida; assim, a fase aquosa em ambos os lados da membrana pode vazar facilmente devido à diferença de pressão. Método de desnitrificação biológica: o método biológico para remover o nitrogênio amoniacal consiste no fato de que o nitrogênio amoniacal presente nas águas residuais é transformado, por meio de várias reações realizadas por microrganismos, em nitrogênio gasoso, alcançando assim o objetivo de remoção do nitrogênio amoniacal. Atualmente, esse método ainda é amplamente utilizado e é bastante eficaz para efluentes com concentrações moderadas a baixas de nitrogênio amônico. Existem vários processos relacionados a isso, como A/O, A2/O, SBR, IBR, AB, entre outros. A desvantagem do método biológico é que ocupa uma grande área, a atividade microbiana é baixa em baixas temperaturas, e a eficiência na remoção de nitrogênio amônico é reduzida.