O bombeamento e a aeração são, normalmente, os maiores consumidores de energia numa estação de tratamento de águas residuais, e os sopradores de aeração são, essencialmente, compressores de ar de baixa pressão e alto volume, de acordo com um relatório da EPA dos EUA de 2010. A Ultra Controlo distribui e presta assistência técnica aos sopradores de canal lateral Elmo Rietschle e às bombas lineares Thomas, que os seus fabricantes indicam para a aeração de reservatórios de água e de águas residuais, e fornece a unidade de oxigénio VSA da ULTRAOX , cuja ficha técnica indica o tratamento de águas residuais centrais.
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 em estações de tratamento de águas residuais centrais e em esgotos.
Os ventiladores conduzem o ar através da tubagem até aos difusores; a entrada de ar dispõe normalmente de filtros que protegem os ventiladores e os difusores contra partículas em suspensão no ar (EPA dos EUA).
As bombas proporcionam carga hidráulica, transportam caudais, sólidos e efluentes e movimentam as águas residuais através da rede de recolha; em muitos casos, o bombeamento é a segunda atividade que mais consome energia, logo a seguir à aeração (EPA dos EUA).
Conceber e operar o sistema de aeração de forma a corresponder, tanto quanto possível, à procura real de oxigénio permite poupar energia; os difusores de poros finos apresentam a maior eficiência de transferência (EPA dos EUA).
Uma elevada taxa de transferência de oxigénio e uma taxa de oxidação biológica mais elevada, o que permite a utilização de biorreatores significativamente mais pequenos; uma opção atraente para certas águas residuais industriais com elevada CBO solúvel (Water Research Foundation).
A dissolução de oxigénio nas águas residuais impede as condições anaeróbicas em que as bactérias do esgoto formam os compostos de enxofre que causam odores e corrosão (patente dos EUA n.º 9 340 438).
O Departamento de Energia dos EUA cita os filtros a vácuo e o transporte como exemplos de utilizações do ar comprimido no tratamento de águas residuais.
Fontes: EPA dos EUA, Avaliação de Medidas de Conservação de Energia para Instalações de Tratamento de Águas Residuais, EPA 832-R-10-005 (2010); DOE dos EUA e Compressed Air Challenge, Melhoria do Desempenho dos Sistemas de Ar Comprimido (2016), Tabela 1.2; Water Research Foundation, ficha informativa WRF 4973 (2022); Patente dos EUA n.º 9 340 438 B2 (2016), antecedentes.
A Water Research Foundation (2022) e uma apresentação formativa de 2021 organizada pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge descrevem o lodo ativado com oxigénio de alta pureza (HPO).
Indicado para determinados efluentes industriais com elevada CBO solúvel ou compostos orgânicos voláteis que necessitem de contenção, nos casos em que é necessária uma pegada ecológica reduzida e não é necessária a remoção de nutrientes.
Fonte: ficha informativa do WRF 4973 (2022).
O CO₂ acumula-se no espaço livre fechado e reduz o pH, o que retarda o crescimento dos nitrificadores; são muito poucos os HPO centrais que removem nutrientes, e a geração de oxigénio requer operadores com competências específicas.
Fonte: ficha informativa do WRF 4973 (2022).
Oxigénio líquido transportado por camião ou produzido no local através de PSA, VPSA ou de 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).
ULTRAOX O VSA fornece oxigénio a uma concentração de 75% a 95% a 50 kPa; a sua ficha técnica refere o tratamento de águas residuais centrais e a redução de H₂S. Fontes: WRF (2022); Laboratório Nacional de Oak Ridge (2021); ULTRAOX ficha técnica do VSA.
O relatório da EPA de 2010 retira estes intervalos do WEF (2009) e do 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 fixo de ar por rotação do eixo; baixo custo de investimento; difícil de operar com caudal variável sem um variador de frequência (VFD); pode ser ruidoso; requer mais manutenção; normalmente é o menos eficiente em termos energéticos |
| Centrífugo, de múltiplos estágios | 500 a 30 000 scfm, 4 a 14 psig | Pode ser mais eficiente do ponto de vista energético do que os sistemas de deslocamento positivo; a eficiência diminui com a redução da potência |
| Centrífuga, de um único estágio, com engrenagens integradas | 500 a 70 000 scfm, 4 a 24 psig | Consegue manter uma boa eficiência em condições de redução de potência; custo de investimento mais elevado |
| Centrífugo, de um único estágio, sem engrenagens (turbo de alta velocidade) | 400 a 10 000 scfm, 4 a 35 psig | Ocupa pouco espaço; eficiente para caudais de ar mais baixos; descrita em 2010 como uma nova tecnologia com experiência limitada |
Equipamentos que o catálogo « Ultra Controlo Industrial 2026», os fabricantes parceiros e a ficha técnica « ULTRAOX » da VSA associam à aeração e ao tratamento de águas residuais.
Capacidade de produção até 3 000 m³/h; a Elmo Rietschle inclui a aeração e ventilação de reservatórios de água e a aeração de processos entre as suas aplicações.
Elmo RietschleBombas lineares compactas de diafragma que funcionam sem lubrificação a óleo; a Thomas inclui a aeração de águas residuais e o tratamento de águas cinzentas entre as suas aplicações.
Thomas75% a 95% de oxigénio a 50 kPa, numa plataforma móvel ou num contentor; a ficha técnica refere processos de tratamento de águas residuais centrais e de redução do sulfureto de hidrogénio (H₂S).
ULTRAOXFontes: Catálogo « Ultra Controlo Industrial 2026», pp. 11 e 15; Elmo Rietschle, sopradores de canal lateral (elmorietschle.com); Thomas, bombas lineares (thomaspumps.com); ficha técnica do « ULTRAOX » VSA, pp. 2 e 3.
Ultra Controlo é um fabricante português de sistemas de ar comprimido, vácuo e gases técnicos, com 40 anos de experiência. Concebemos, montamos e testamos os nossos próprios compressores, secadores e torres de carvão em Portugal, e fornecemos e prestamos assistência a cinco marcas parceiras.
ULTRASCREW compressores, 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 assistência de emergência, prestadas pela nossa própria empresa equipa.
Fonte: Catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo , pp. 3, 10, 16, 17 e 22.
Um relatório da EPA dos EUA de 2010, citando o WEF, estima que a aeração represente entre 25 % e até 60 % do consumo total de energia das estações de tratamento e afirma que, em muitos casos, o bombeamento é a segunda maior fonte de consumo de energia, logo a seguir à aeração.
O relatório da EPA dos EUA de 2010 descreve os sopradores de deslocamento positivo como sendo, normalmente, os menos eficientes do ponto de vista energético e difíceis de operar com caudal variável sem um variador de frequência (VFD), e afirma que os sopradores centrífugos podem ser mais eficientes do ponto de vista energético.
A Water Research Foundation (2022) explica que o CO₂ se acumula no espaço livre fechado e faz baixar o pH para valores entre 6,0 e 6,5, o que reduz as taxas de crescimento dos nitrificadores.
O manual de referência do Departamento de Energia dos EUA (2016) inclui a pulverização, a aeração ou a oxigenação de um líquido com ar comprimido entre as utilizações potencialmente inadequadas do ar comprimido, e aponta os sopradores de baixa pressão e os misturadores como alternativas.
A ficha técnica do VSA da ULTRAOX enumera, entre as suas aplicações, os processos de tratamento de águas residuais centrais e de redução do sulfureto de hidrogénio (H₂S). A unidade fornece oxigénio a 75% a 95% a 50 kPa, com um reforçador para pressões mais elevadas, mediante pedido.
O caudal, as bacias de aeração e os difusores, os sopradores que utiliza atualmente ou o oxigénio que adquire. Nós respondemos com o equipamento mais adequado.
