O desafio de remover nitrogênio de águas residuais

O processo de remoção de compostos de nitrogênio perigosos do efluente está se tornando cada vez mais eficiente com novas tecnologias como o MABR

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Os compostos de nitrogênio são os principais poluentes que devem ser removidos das águas residuais. Novas tecnologias como o MABR nas plantas Aspiral ™ da Fluence podem garantir alta remoção de nutrientes para atender aos mais rígidos padrões de efluentes.

Embora o nitrogênio seja um nutriente crítico para todas as formas de vida , muito do mesmo na água apresenta vários perigos para os ecossistemas e para a saúde humana. Em resposta ao aumento global da contaminação por nitrogênio, muitas nações estão endurecendo seus padrões regulatórios para compostos de nitrogênio.

Como o nitrogênio é removido das águas residuais? Aqui estão alguns dos processos:

  • Nitrificação e desnitrificação com lodo ativado
    O processo mais difundido para remoção de nitrogênio de águas residuais é o processo de lodo ativado, que usa nitrificação-desnitrificação para remover nitrato. Primeiro, a amônia é oxidada a nitrito, que é então convertido em nitrato em condições aeróbias. Bactérias heterotróficas ou autotróficas, então, reduzem o nitrato a gás nitrogênio benigno em condições anóxicas. Durante o processo, a água residual é aerada intensamente para nutrir os microorganismos que decompõem a matéria orgânica dissolvida. Parte da matéria orgânica é usada para fazer crescer novas células e parte é oxidada. As novas células são retiradas do riacho e colocadas em tanques de decantação como lodo, algumas das quais voltam para o tanque de aeração. O resto é desperdício. Os processos tradicionais de lodo ativado consomem muita energia devido à compressão do ar necessária para a aeração, e o processo exige manutenção.
  • Microalgas de crescimento
    microalgas são células simples que podem dobrar sua biomassa em 24 horas, produzindo metabólitos valiosos como gorduras, proteínas, açúcares e compostos bioativos. Eles podem ser recuperados de águas residuais como fertilizantes e ração animal. As microalgas têm sido usadas para a remoção de nitrogênio menos intensiva em energia por mais de 50 anos, mas recuperar as microalgas como um recurso pode ser ineficiente e caro.
  • Sistemas Bioeletroquímicos (BESs)
    BES usa a interação entre micróbios e um aceptor de elétrons sólidos para remover contaminantes como nitrogênio de águas residuais enquanto gera eletricidade. O processo está sendo estudado para vários fluxos de águas residuais e recuperação de recursos. Ele pode efetivamente remover orgânicos de águas residuais de baixa carga, mas sua eficiência varia de acordo com a composição e a força das águas residuais, o tempo de retenção hidráulica e a configuração dos reatores.
  • Oxidação anaeróbia de amônio (Anammox)
    Anammox é um processo de remoção de nitrogênio com eficiência energética e microbiologicamente mediado. As bactérias no processo oxidam amônio anoxicamente, com nitrito como aceitador de elétrons, para criar gás nitrogênio. O Anammox é adequado para o tratamento de águas residuais com alto teor de amônio e baixa carga orgânica. Mais estudos são necessários antes de ampliar sua aplicação.

MABR: Um Novo Paradigma para Remoção de Nutrientes

Como o lodo ativado, o tratamento de águas residuais do reator de biofilme aerado com membrana (MABR) usa microorganismos para nitrificar e desnitrificar as águas residuais, mas o MABR usa uma membrana auto-aspirante enrolada em espiral com uma grande área de superfície para fornecer oxigênio passivamente em vez de bombear manualmente o ar na água . Existem várias vantagens importantes para a configuração.

A aeração é feita quase à pressão atmosférica, eliminando virtualmente a dispendiosa compressão de ar que é responsável por 40-60% do consumo de energia em processos legados.

 

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A membrana aproveita o biofilme, uma camada natural e resiliente de microorganismos que se forma na superfície rica em oxigênio da membrana, onde as bactérias podem usar o oxigênio com mais eficiência. Na aeração por bolhas, a maioria das bolhas de ar sobe à superfície antes que os microorganismos possam usá-la.

As condições no restante do tanque MABR permanecem anóxicas, então as bactérias anaeróbicas desnitrificantes podem fazer seu trabalho no mesmo tanque que as bactérias aeróbias. Este processo de nitrificação-desnitrificação simultânea (SND) permite uma pegada menor, em comparação com processos legados que requerem várias câmaras.

Embora a operação de uma planta de lodo ativado geralmente requer pessoal especializado, as unidades modulares Aspiral  MABR embaladas da Fluence podem ser operadas e monitoradas por meio de um dispositivo inteligente.

Embora alguns processos promissores para remoção de nitrogênio ainda estejam em estudo, MABR é uma tecnologia amplamente testada, disponível em várias configurações para atualizações de estações de tratamento de águas residuais, projetos dedicados e aplicações descentralizadas.

Entre em contato com a Fluence para saber mais sobre a remoção superior de nitrogênio da MABR.