A bombagem e a aeração são normalmente os maiores consumidores de energia de uma estação de tratamento de águas residuais (ETAR), e os sopradores de aeração são, essencialmente, compressores de ar de baixa pressão e grande volume, de acordo com um relatório de 2010 da EPA dos EUA. A Ultra Controlo distribui e presta assistência aos sopradores de canal lateral Elmo Rietschle e às bombas lineares Thomas, que os fabricantes indicam para a aeração 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 através da tubagem até aos difusores; a admissão dispõe normalmente de 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 efluentes e fazem circular as águas residuais no sistema de drenagem; em muitos casos, a bombagem é a segunda atividade que mais consome energia, logo a seguir à aeração (EPA dos EUA).
Projetar e operar a aeração de forma a corresponder, tanto quanto possível, ao consumo real de oxigénio permite poupar energia; os difusores de poro fino apresentam a maior eficiência de transferência (EPA dos EUA).
Uma elevada taxa de transferência de oxigénio e uma taxa de oxidação biológica mais elevada, que podem permitir a utilização de biorreatores significativamente mais pequenos; o que é interessante para certas águas residuais industriais com elevada DQO solúvel (Water Research Foundation).
A dissolução de oxigénio nas águas residuais evita as condições anaeróbicas em que as bactérias presentes no coletor formam os compostos de enxofre que causam odores e corrosão (patente norte-americana n.º 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, Avaliação de medidas de conservação de energia para instalações de tratamento de águas residuais, EPA 832-R-10-005 (2010); Departamento de Energia dos EUA (DOE) e Compressed Air Challenge, «Melhorar o Desempenho dos Sistemas de Ar Comprimido» (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 formativa de 2021 organizada pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge descrevem as lamas ativadas com oxigénio de alta pureza (HPO).
Indicado para certas águas residuais industriais com elevado CBO solúvel ou com compostos orgânicos voláteis que exigem confinamento, quando é necessária uma área de implantação reduzida e não é exigida a remoção de nutrientes.
Fonte: ficha informativa WRF 4973 (2022).
O CO₂ acumula-se no espaço livre fechado e faz baixar o pH, o que retarda 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 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).
O ULTRAOX VSA fornece oxigénio com concentrações entre 75% e 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 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 de ar fixo por cada rotação do eixo; baixo custo de investimento; difícil de operar com caudal variável sem variador de frequência (VFD), pode ser ruidoso, requer mais manutenção, normalmente é o menos eficiente em termos energéticos |
| Centrífugo, de vários estágios | 500 a 30 000 scfm, 4 a 14 psig | Pode ser mais eficiente em termos energéticos do que o de deslocamento positivo; a eficiência diminui à medida que o caudal diminui |
| Centrífugo, de um estágio, com engrenagem integrada | 500 a 70 000 scfm, 4 a 24 psig | Pode manter uma boa eficiência mesmo com uma redução do 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; descrita 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 da VSA associam à aeração e ao tratamento de águas residuais.
Caudal até 3000 m³/h; a Elmo Rietschle inclui a aeração e a ventilação de tanques de água e a aeração de processo entre as suas aplicações.
Elmo RietschleBombas lineares de diafragma compactas que funcionam sem lubrificação a óleo; a Thomas inclui a ventilação de esgotos e o tratamento de águas cinzentas entre as suas aplicações.
ThomasOxigénio com concentração entre 75 % e 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).
ULTRAOXFontes: 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 prestamos 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 assistência de emergência, prestadas 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 o WEF, estima que a aeração represente entre 25 % e até 60 % do consumo total de energia de uma estação de tratamento e afirma que o bombeamento, em muitos casos, só fica atrás da aeração.
O relatório de 2010 da EPA dos EUA descreve os sopradores de deslocamento positivo como sendo, normalmente, os menos eficientes em termos energéticos e difíceis de operar com caudal variável sem um variador de frequência (VFD), e afirma que os sopradores centrífugos podem ser mais eficientes em termos energéticos.
A Water Research Foundation (2022) explica que o CO₂ se acumula no espaço livre fechado e faz com que o pH desça 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) — que consiste em arejar ou oxigenar um líquido com ar comprimido — entre as utilizações potencialmente inadequadas do ar comprimido e sugere como alternativas os sopradores de baixa pressão e os misturadores.
A ficha técnica d ULTRAOX e 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 com uma concentração de 75% a 95% a 50 kPa, com um sobrepressor (booster) para pressões mais elevadas, a pedido.
O caudal, os tanques de arejamento e os difusores, os sopradores que utiliza atualmente ou o oxigénio que adquire. Respondemos com o equipamento adequado.
