Introdução

A maioria dos sistemas de tratamento de águas residuais possui pelo menos dois procedimentos de tratamento primário e secundário e algumas abordagens preparatórias extras. Os métodos terciários de gestão de águas residuais são o terceiro grau de tratamento mais sofisticado e severo. 

O tratamento primário e secundário geralmente só limpa as águas residuais até o ponto em que elas possam ser descartadas com segurança no meio ambiente. Por outro lado, o tratamento terciário pode purificar a água ao ponto de esta poder ser reutilizada em actividades de utilização intensiva de água ou mesmo utilizada como água potável.

A fase final do processo de gestão de águas residuais em múltiplos estágios é o tratamento terciário da água. Substâncias químicas inorgânicas, bactérias, parasitas e vírus são removidos durante a terceira etapa do tratamento. A água tratada torna-se segura para reutilização, reciclagem ou descarte no meio ambiente após a remoção dessas substâncias químicas perigosas.

Na maioria dos casos, os métodos de gestão de águas residuais terciárias incluem a filtração final das águas residuais tratadas. Pode ser necessário usar alume para eliminar contaminantes de fosfato da água quando necessário. O alumínio também faz com que quaisquer partículas que não foram eliminadas pelos métodos de gestão de águas residuais primárias e secundárias se aglomerem, permitindo que os filtros as extraiam.

Tipos de métodos terciários

Métodos avançados de oxidação

Introdução

Os processos de oxidação avançados (AOPs), que são definidos como processos de oxidação que incluem a formação de radicais hidroxila (OH) em quantidades suficientes para impactar a purificação da água, foram inicialmente propostos para o tratamento de água potável na década de 1980. O conceito AOP foi expandido para incluir reações oxidativas utilizando radicais sulfato (SO4). Os POA são utilizados para destruir impurezas orgânicas ou inorgânicas na água e nas águas residuais, ao contrário dos oxidantes típicos como o cloro e o ozono, que têm uma dupla função de descontaminação e desinfecção.

O AOP pode ser usado em conjunto com ozônio (O3), catalisadores ou irradiação ultravioleta (UV) para fornecer um forte tratamento de águas residuais. Os POA são bem conhecidos por preencher a lacuna entre os processos físico-químicos e biológicos tradicionais e sua tratabilidade.

Tipos de processo AOP

Para métodos terciários de gestão de águas residuais, vários POAs, como fotocatálise, processos do tipo Fenton e ozonização, estão sendo aplicados. 

• Fotocatálise: Os POA fotoquímicos são amplamente empregados no tratamento de águas residuais como uma barreira eficaz à oxidação de contaminantes orgânicos. A eliminação de uma maior variedade de produtos químicos é confirmada pelo impacto combinado da irradiação UV e da reação do peróxido de hidrogênio (H2O2).
• Processo tipo Fenton – O ferro é o metal mais utilizado entre aqueles que podem ativar o H2O2 e criar radicais hidroxila na água. H2O2 interage com Fe2+ para produzir espécies altamente reativas na reação de Fenton. Embora moléculas alternativas, como íons ferrila, tenham sido levantadas, as espécies reativas geradas são normalmente identificadas como radicais hidroxila.
• Ozonização: O ozônio (O3) é um oxidante poderoso com potencial de oxidação de 2.07 V que o SCE. A oxidação direta do O3, por outro lado, é uma reação seletiva na qual o O3 interage preferencialmente com as formas ionizadas e dissociadas das moléculas orgânicas, em vez da forma neutra.

Prós e contras do processo AOP

Vantagens:

• Os períodos de retenção são mais curtos do que com outros métodos de tratamento.
• A vazão necessária do sistema não requer uma grande quantidade de terreno.
• AOP pode transformar moléculas orgânicas na água em produtos químicos inorgânicos estáveis.
• Interage diretamente com contaminantes, convertendo-os em substâncias inofensivas.

Desvantagens: 

• As despesas de capital e de operação/manutenção são um tanto dispendiosas.
• Produtos químicos complexos e adequados a determinados poluentes.
• Provavelmente, as sobras de peróxido terão que ser removidas.

Aplicação em Tratamento Industrial 

Os Processos Avançados de Oxidação (AOPs) prometem remover contaminantes não biodegradáveis ​​de águas residuais municipais e industriais, uma vez que são baseados em reações radicais que são altamente rápidas, não seletivas e podem oxidar totalmente os compostos.

Os processos oxidativos avançados (AOPs) podem ser empregados no tratamento de águas residuais por diversos motivos:

• O declínio geral no conteúdo orgânico (COD)
• Remoção de poluentes específicos
• Tratamento de lamas
• Melhorando a biodisponibilidade de produtos orgânicos resistivos
• Redução de cor e odor. 

Método de feixe de elétrons

Quando as águas residuais são tratadas com um feixe de elétrons, elas são frequentemente purificadas de inúmeras impurezas. Os poluentes se decompõem como resultado de suas interações com espécies altamente reativas geradas pela radiólise da água, causando-a (elétron hidratado, radical livre OH e átomo de H).

Outros processos podem acompanhar tais reações, e o impacto sinérgico de técnicas acopladas, como tratamento por feixe de elétrons com ozonização, feixe de elétrons e adsorção, e outros, aumenta o efeito do tratamento por feixe de elétrons na purificação de águas residuais.

A purificação de águas residuais industriais com baixos níveis de impurezas, como águas subterrâneas poluídas, água de limpeza e assim por diante, só é possível com um feixe de elétrons, mas requer um grande número de doses de irradiação.

A purificação utilizando apenas feixe de elétrons para águas residuais industriais com altos níveis de contaminantes, como águas residuais de tingimento, lixiviados e assim por diante, requer um grande número de doses e está muito além da economia.

O tratamento por feixe de elétrons em combinação com procedimentos tradicionais de purificação, como coagulação, tratamento biológico e outras formas, reduz efetivamente os poluentes não biodegradáveis ​​nas águas residuais e expande a área de aplicação do feixe de elétrons.

Processo de ultrassom/cavitação

A cavitação causa diversas reações físico-químicas intrigantes que podem ser usadas para identificar e oxidar poluentes na água. Pulsos de pressão dentro de um líquido criam pequenas bolhas que funcionam como reatores em miniatura, atingindo valores severos de PT em um curto espaço de tempo e criando radicais oxidantes altamente como OH. Processos Avançados de Oxidação possuem comportamento químico semelhante a este (AOPs).

Equipamentos ultrassônicos (buzinas e banhos) são provavelmente a abordagem mais eficaz para pesquisar a cavitação de maneira eficaz. A maioria dos equipamentos comerciais é projetada para funcionar em laboratório. As propriedades do pulso de pressão, como amplitude e frequência, são simples de manipular e duplicar. 

Além disso, as observações e medições são simples porque todo o processo ocorre dentro de um líquido estático, sem alterações nas condições ambientais. Devido a esses benefícios, a cavitação ultrassônica tem sido o foco principal de pesquisa para a maioria das organizações de cavitação.

Tecnologia de Plasma

A água tratada é posteriormente passada através de um volume de plasma com uma grande área superficial específica de interação plasma-água. A formação de numerosos radicais OH na interface é auxiliada pelo aumento da área de superfície de contato, contribuindo para a oxidação eficiente de contaminantes dissolvidos.

A técnica de plasma para tratamento de águas residuais utiliza plasma não térmico. Para criar um campo de plasma à temperatura ambiente dentro de um reator, o sistema inclui pilhas de eletrodos que geram tipos únicos de descargas elétricas.

Para fins de tratamento de água, muitas topologias de reatores com vários tipos de plasmas têm sido investigadas. Uma simples descarga em fase gasosa em contato com água líquida é normalmente considerada uma opção superior à tentativa de quebrar a descarga através de água com eletrodos submersos.

Comparação de métodos terciários

Dependendo do estado das águas residuais, vários métodos terciários de gestão de águas residuais podem ser aplicados (pH, clareza, etc.). Feixe de elétrons, ozônio e radiação ultravioleta (UV) são os mais frequentes entre eles. Existem vantagens e desvantagens em cada um. 

• A desinfecção por luz ultravioleta não deixa resíduos ou substâncias na água, mas o efluente deve ser puro para que tenha sucesso.
• O uso de um feixe de elétrons para tratar águas residuais demonstrou ser altamente bem-sucedido na redução de patógenos e da carga orgânica.
• A cavitação utiliza pressões e temperaturas severas geradas por colapsos de cavitação para dissolver pequenas moléculas orgânicas que seriam difíceis de desintegrar usando processos biológicos tradicionais e desintegração de partículas maiores para aumentar a área de superfície específica.
• A utilização da tecnologia de plasma em conjunto com o tratamento de catalisadores é uma estratégia viável. A luz ultravioleta e a reação de Fenton em combinação com plasma também estão sendo cada vez mais exploradas e empregadas.

Ainda existem alguns obstáculos a serem superados, como a mineralização parcial de impurezas, resíduos químicos, a formação de poluição secundária, consumo e gastos excessivos de energia, e assim por diante, todos os quais devem ser levados em consideração no método terciário de aplicação e dispositivos de gerenciamento de águas residuais. .

Aplicação de Métodos Terciários

Num sistema típico de gestão de águas residuais, o tratamento terciário é a terceira e última etapa. Uma vez tratado o efluente nas etapas primária e secundária, ele está pronto para entrar na etapa terciária, removendo partículas em suspensão, equilibrando o pH e diminuindo a demanda bioquímica de oxigênio (DBO).

A etapa final do processo de tratamento de águas residuais em vários estágios é o tratamento terciário de águas. Produtos químicos inorgânicos, bactérias causadoras de doenças, vírus e patógenos são todos mortos durante este método terciário de gestão de águas residuais. A água tratada é segura para reutilização, reciclagem ou descarga no meio ambiente após a remoção desses produtos químicos perigosos.

O objetivo do tratamento terciário é garantir que a água tratada seja fisiologicamente aceita por todas as outras criaturas de água doce, como ervas daninhas e algas, antes de ser devolvida ao meio ambiente. 

Esta seção do tratamento inclui tratamento físico de água, lagoas e métodos de remoção excessiva de nutrientes. Antes de passar para as fases finais, certifique-se de que a qualidade do efluente da água lançada melhorou.