A bombagem e o arejamento são normalmente os maiores consumidores de energia de uma estação de tratamento de águas residuais (ETAR), e os sopradores de arejamento são, no essencial, compressores de ar de baixa pressão e grande volume, segundo um relatório de 2010 da EPA dos EUA. A Ultra Controlo distribui e dá assistência aos sopradores de canal lateral Elmo Rietschle e às bombas lineares Thomas, que os fabricantes indicam para o arejamento de tanques de água e de esgotos, e fornece a central de oxigénio ULTRAOX VSA, cuja ficha técnica inclui as estações de tratamento de águas residuais.
A EPA dos EUA (2010), o Departamento de Energia dos EUA (2016), a Water Research Foundation (2022) e uma patente norte-americana de 2016 descrevem estas utilizações nas ETAR e nos coletores de esgoto.
Os sopradores enviam o ar pela tubagem até aos difusores; a admissão tem normalmente filtros que protegem os sopradores e os difusores das partículas em suspensão no ar (EPA dos EUA).
As bombas fornecem a altura manométrica, transportam caudais, sólidos e efluente e fazem circular as águas residuais no sistema de drenagem; em muitos casos, a bombagem só fica atrás do arejamento no consumo de energia (EPA dos EUA).
Projetar e operar o arejamento para corresponder, o mais possível, ao consumo real de oxigénio poupa energia; os difusores de poro fino têm a maior eficiência de transferência (EPA dos EUA).
Uma elevada taxa de transferência de oxigénio e uma taxa de oxidação biológica mais alta, que podem permitir biorreatores significativamente mais pequenos; interessante para certas águas residuais industriais com CBO solúvel elevada (Water Research Foundation).
Dissolver oxigénio nas águas residuais evita as condições anaeróbias em que as bactérias do coletor formam os compostos de enxofre que causam odores e corrosão (patente norte-americana 9,340,438).
O Departamento de Energia dos EUA inclui os filtros de vácuo e o transporte entre os exemplos de utilização do ar comprimido no tratamento de águas residuais.
Fontes: EPA dos EUA, Evaluation of Energy Conservation Measures for Wastewater Treatment Facilities, EPA 832-R-10-005 (2010); Departamento de Energia dos EUA (DOE) e Compressed Air Challenge, Improving Compressed Air System Performance (2016), Tabela 1.2; Water Research Foundation, ficha informativa WRF 4973 (2022); patente norte-americana 9,340,438 B2 (2016), antecedentes.
A Water Research Foundation (2022) e uma apresentação de formação de 2021 alojada pelo Oak Ridge National Laboratory descrevem as lamas ativadas com oxigénio de alta pureza (HPO).
Interessante para certas águas residuais industriais com CBO solúvel elevada ou com compostos orgânicos voláteis que exigem confinamento, quando é precisa uma área de implantação pequena e não é exigida a remoção de nutrientes.
Fonte: ficha informativa WRF 4973 (2022).
O CO2 acumula-se no espaço livre fechado e faz descer o pH, o que abranda o crescimento das bactérias nitrificantes; muito poucas estações HPO removem nutrientes, e a produção de oxigénio exige operadores com competências especiais.
Fonte: ficha informativa WRF 4973 (2022).
Oxigénio líquido entregue por camião, ou produção no local por PSA, VPSA ou um sistema criogénico; o oxigénio é adicionado a uma taxa 2 a 3 vezes superior à dos processos convencionais.
Fonte: L. W. Moore, série de formação do ORNL (2021).
O ULTRAOX VSA fornece oxigénio de 75% a 95% a 50 kPa; a sua ficha técnica inclui as estações de tratamento de águas residuais e a redução de H2S. Fontes: WRF (2022); Oak Ridge National Laboratory (2021); ficha técnica ULTRAOX VSA.
O relatório da EPA de 2010 retira estas gamas da WEF (2009) e da WEF e da ASCE (2010).
| Tipo | Caudal e pressão típicos | Notas do relatório da EPA |
|---|---|---|
| Deslocamento positivo | 5 a 50 000 scfm, 1 a 14 psig | Volume de ar fixo por cada rotação do veio; baixo custo de investimento; difícil de operar com caudal variável sem variador de frequência (VFD), pode ser ruidoso, precisa de mais manutenção, normalmente o menos eficiente em energia |
| Centrífugo, de vários estágios | 500 a 30 000 scfm, 4 a 14 psig | Pode ser mais eficiente em energia do que o de deslocamento positivo; a eficiência diminui com a redução de caudal |
| Centrífugo, de um estágio, com engrenagem integrada | 500 a 70 000 scfm, 4 a 24 psig | Pode manter uma boa eficiência com redução de caudal; custo de investimento mais elevado |
| Centrífugo, de um estágio, sem engrenagens (turbo de alta velocidade) | 400 a 10 000 scfm, 4 a 35 psig | Pequena área de implantação; eficiente para caudais de ar mais baixos; descrito em 2010 como uma tecnologia nova com experiência limitada |
Equipamento que o catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo, os fabricantes parceiros e a ficha técnica ULTRAOX VSA associam ao arejamento e ao tratamento de águas residuais.
Caudal até 3000 m³/h; a Elmo Rietschle inclui o arejamento e a ventilação de tanques de água e o arejamento de processo entre as suas utilizações.
Elmo RietschleBombas lineares de diafragma compactas que funcionam sem lubrificação a óleo; a Thomas inclui o arejamento de esgotos e o tratamento de águas cinzentas entre as suas utilizações.
ThomasOxigénio de 75% a 95% a 50 kPa, numa estrutura (skid) ou num contentor; a ficha técnica inclui as estações de tratamento de águas residuais e os processos de redução do sulfureto de hidrogénio (H2S).
ULTRAOX VSAFontes: catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo, pp. 11 e 15; Elmo Rietschle, sopradores de canal lateral (elmorietschle.com); Thomas, bombas lineares (thomaspumps.com); ficha técnica ULTRAOX VSA, pp. 2 e 3.
A Ultra Controlo é um fabricante português de sistemas de ar comprimido, vácuo e gases técnicos, com 40 anos de experiência. Concebemos, montamos e testamos em Portugal os nossos compressores, secadores e torres de carvão, e fornecemos e damos assistência a cinco marcas parceiras.
Compressores ULTRASCREW, secadores ULTRASEC e ULTRADRY e torres de carvão ativado ULTRAK.
Gardner Denver, Elmo Rietschle, Thomas, Speck Pumpen (Circutec) e Speck Triplex.
Manutenção preventiva e corretiva, peças sobressalentes originais e apoio de emergência, pela nossa própria equipa.
Fonte: catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo, pp. 3, 10, 16, 17 e 22.
Um relatório de 2010 da EPA dos EUA, citando a WEF, situa o arejamento entre 25% e até 60% do consumo total de energia de uma estação de tratamento, e diz que a bombagem, em muitos casos, só fica atrás do arejamento.
O relatório de 2010 da EPA dos EUA descreve os sopradores de deslocamento positivo como normalmente os menos eficientes em energia e difíceis de operar com caudal variável sem variador de frequência (VFD), e diz que os sopradores centrífugos podem ser mais eficientes em energia.
A Water Research Foundation (2022) explica que o CO2 se acumula no espaço livre fechado e faz descer o pH para 6,0 a 6,5, o que reduz as taxas de crescimento das bactérias nitrificantes.
O guia do Departamento de Energia dos EUA (2016) inclui o borbulhamento (sparging), arejar ou oxigenar um líquido com ar comprimido, entre as utilizações potencialmente inadequadas do ar comprimido, e indica como alternativas os sopradores de baixa pressão e os misturadores.
A ficha técnica ULTRAOX VSA inclui as estações de tratamento de águas residuais e os processos de redução do sulfureto de hidrogénio (H2S) entre as suas aplicações. A central fornece oxigénio de 75% a 95% a 50 kPa, com um sobrepressor (booster) para pressões mais altas, a pedido.
O caudal, os tanques de arejamento e os difusores, os sopradores que usa hoje, ou o oxigénio que compra. Respondemos com o equipamento adequado.
