O que Causa a Formação de Espuma em Estações de Tratamento de Efluentes?

Durante o processo de tratamento de águas residuais, é comum a formação de espuma branca e espuma marrom. Como essas espumas se formam? Hoje, Isabel, engenheira química da Yuanwang™, explicará em detalhes o que causa a formação de espuma em estações de tratamento de águas residuais.

1. Causas da formação de espuma no tratamento de águas residuais

1.1 Causas e Tipos de Espuma

Durante o processo de tratamento de águas residuais pelo método de lodo ativado, as espumas produzidas podem ser geralmente classificadas nos quatro tipos seguintes:

Espuma durante o período de inicialização

Na fase inicial de funcionamento do tanque de aeração, o lodo ainda não está adaptado ao ambiente das águas residuais e cresce lentamente. Assim, o teor de lodo no tanque é baixo, enquanto o volume de tratamento de águas residuais é grande. Isso resulta em uma alta carga de lodo e na fácil formação de espuma. No entanto, essa formação de espuma diminuirá gradualmente à medida que o teor de lodo aumentar.

Espuma de desnitrificação

Em um ambiente com pouco ou nenhum oxigênio, as águas residuais passam por desnitrificação para a remoção do nitrogênio. As bactérias desnitrificantes convertem duas substâncias presentes na água — o nitrogênio na forma de nitrato e o nitrogênio na forma de nitrito — em gás nitrogênio. As bolhas formadas pelo gás nitrogênio transportam parte do lodo para a superfície, criando espuma.

Espuma surfactante

Esse tipo de espuma geralmente provém das águas residuais provenientes de atividades de lavagem e cozinha. Essas águas residuais frequentemente contêm surfactantes de ácido sulfônico e ácido graxo. Essas substâncias possuem um grupo polar hidrofílico em uma extremidade e um grupo apolar hidrofóbico na outra.

Sob a ação da aeração, os grupos não polares hidrofóbicos inserem-se nas bolhas de ar, enquanto os grupos polares hidrofílicos adsorvem-se na superfície das substâncias hidrofílicas, convertendo-as em superfícies hidrofóbicas.

Ao mesmo tempo, eles se adsorvem à superfície da película de água das bolhas de aeração. Juntamente com o lodo, através do efeito de flutuação do ar das bolhas de aeração, eles sobem à superfície para formar espuma. Isso é chamado de espuma surfactante. Esse tipo de substância pode tornar a espuma mais estável e mais difícil de remover.

Espuma biológica

Este é o tipo mais comum. O lodo contém microrganismos lipídicos, alguns filamentosos e outros ramificados. Aproximadamente 12% desses microrganismos são lipídios. Esses lipídios têm densidade menor que a da água e são insolúveis nela. Por isso, flutuam facilmente na superfície da água.

Estudos demonstraram que actinomicetos e bactérias filamentosas são as principais espécies produtoras de espuma branca. Quando esses dois tipos de bactérias crescem mais rapidamente do que os flocos bacterianos comuns, suas estruturas filamentosas se enrolam em uma rede e envolvem a superfície das bolhas, protegendo-as de se romperem e, assim, formando uma espuma branca estável.

1.2 Condições para a formação de espuma

O tratamento de águas residuais resulta na formação de espuma. Por quê? Isso está relacionado ao processo, à qualidade da água de entrada e às condições ambientais. Existem 7 principais fatores que influenciam esse processo, a saber:

1. Temperatura da água

Quando a temperatura da água é adequada, os microrganismos na espuma se multiplicam rapidamente, levando à formação de espuma biológica. As temperaturas adequadas para diferentes cepas de bactérias também variam.

Por exemplo, as actinomicetas crescem mais rapidamente entre 20°C e 30°C. Assim, no verão, quando a temperatura está alta, as actinomicetas são a principal causa da formação de espuma. Já uma determinada bactéria filamentosa cresce melhor entre 12°C e 15°C. Portanto, no inverno, quando a temperatura está abaixo de 15°C, essa bactéria é a principal causa da formação de espuma.

2. Valor do pH das águas residuais

Bactérias filamentosas e actinomicetos crescem rapidamente em pH entre 7 e 9, facilitando a formação de espuma biológica. No entanto, se o pH for inferior a 6, essas espécies bacterianas não sobrevivem e a espuma diminui significativamente.

Portanto, ajustar o valor do pH das águas residuais pode reduzir eficazmente a formação de espuma.

3. Oxigênio dissolvido na água

Bactérias aeróbicas, como as actinomicetas, podem se multiplicar rapidamente e formar espuma quando há muito oxigênio no tanque de aeração. Enquanto isso, algumas bactérias filamentosas utilizam o nitrato presente na água para se multiplicar em condições anóxicas ou anaeróbicas, também criando condições para a formação de espuma.

4. Tempo de retenção de lodo

Esses microrganismos que causam a formação de espuma crescem lentamente e têm ciclos de vida longos. Quanto mais tempo o lodo permanece no tanque bioquímico, mais tempo eles têm para se multiplicar e mais espuma é produzida. Muitas estações de tratamento de esgoto constataram que, ao prolongar o tempo de aeração, a quantidade de espuma aumenta.

Além disso, uma vez formada uma grande quantidade de espuma, o tempo de retenção do lodo não consegue controlar esses microrganismos, e a espuma se acumulará e permanecerá no tanque; portanto, controlar o tempo de retenção do lodo é crucial.

5. Método de aeração

Os equipamentos de aeração geram microbolhas, bolhas pequenas e bolhas grandes. Estudos demonstraram que quanto menores as bolhas, maior a probabilidade de formação de espuma. Além disso, em áreas com baixa intensidade de aeração, haverá maior produção de espuma.

6. Carga de entrada

As bactérias filamentosas crescem bem em baixas temperaturas. Elas podem se multiplicar independentemente do nível de carga, desde que a temperatura seja baixa. Já as actinomicetas só se multiplicam rapidamente e formam espuma quando a carga de entrada é alta.

Pesquisas mostram que, em estações de tratamento de esgoto com alta carga de efluentes, a probabilidade de formação de espuma é o dobro daquela observada em estações com baixa carga.

7. Velocidade de operação do processo

Se a velocidade de tratamento de águas residuais for lenta, o lodo se multiplicará e formará grumos. Ao mesmo tempo, se a vazão de entrada for pequena, as condições são muito favoráveis ​​ao crescimento de actinomicetos e bactérias filamentosas, resultando na formação de espuma. Portanto, controlar a vazão de entrada e a velocidade de tratamento é fundamental para suprimir a formação de espuma.

2. Perigo da espuma no tratamento de águas residuais

A espuma no tratamento de águas residuais apresenta principalmente os seguintes 3 riscos:

Em primeiro lugar, a espuma é prejudicial ao equipamento. Ela pode fazer com que o sistema do equipamento emita instruções incorretas e não possa ser usado normalmente.

Em segundo lugar, a espuma pode causar danos ao meio ambiente. No verão, com as altas temperaturas, parte da espuma exala um odor forte, causando sérios danos ao meio ambiente. No inverno, a espuma biológica tende a congelar, e a remoção da espuma congelada é extremamente difícil.

Em terceiro lugar, a espuma pode afetar a eficiência da remoção de poluentes em águas residuais. Ao utilizar equipamentos de aeração, a viscosidade da própria espuma reduz a taxa de transferência de massa e o teor de oxigênio no tanque bioquímico, diminuindo a eficiência do tratamento de poluentes.

3. Como controlar a formação de espuma em tanques de aeração

3.1 Borrifar água para quebrar as bolhas

Este é o método físico mais simples. Utiliza-se água em alta pressão para romper as bolhas na superfície. Isso faz com que o lodo aderido às bolhas se disperse e afunde de volta no tanque bioquímico. Este método pode eliminar parte da espuma.

Colocar o dispositivo de pulverização de água no tanque aeróbico também pode eliminar a espuma continuamente. Embora esse método não resolva o problema da espuma de forma definitiva, é simples de operar e tem baixo custo. Estações de tratamento de esgoto costumam utilizá-lo.

3.2 Redução do tempo de residência do lodo

As actinomicetas e bactérias filamentosas presentes no lodo crescem lentamente e têm ciclos longos. Adote um método de triagem biológica para reduzir o tempo de residência do lodo no tanque bioquímico.

Dessa forma, antes que essas bactérias produtoras de espuma se multipliquem em grande número, elas serão eliminadas para fora do tanque. Esse método pode inibir eficazmente a geração de espuma biológica na sua origem.

3.3 Adição de suportes ao reator de aeração

Coloque enchimentos suspensos ou fixos no tanque de aeração. Isso permite que o lodo ativado se fixe aos enchimentos e cresça. Isso não só inibe eficazmente a formação de espuma, como também previne o inchamento do lodo, aumentando o volume de lodo no tanque. Por sua vez, melhora a eficiência do tratamento de águas residuais.

3.4 Dispositivo antiespumante integrado

O dispositivo consiste em um sistema de captação, um tanque de armazenamento de espuma, um dispositivo de adição de medicamento e um dispositivo de desidratação. Durante a operação, o sistema de captação é suspenso na espuma por um flutuador. Uma bomba suga a espuma para dentro do tanque de armazenamento. Em seguida, a espuma é misturada com o agente químico PAM presente no tanque para coagulação e sedimentação. O material é então enviado para o equipamento de desidratação. Finalmente, forma-se uma massa sedimentada e a espuma é removida.

Após o ajuste dos parâmetros, constatou-se que, com uma dosagem de PAM de 0,6%, o teor de umidade da torta de lodo desidratada pode ser controlado em até 80%. Essas tortas de lodo podem então ser tratadas posteriormente da maneira usual.

Este dispositivo é econômico e eficaz. A economia anual para a estação de tratamento de esgoto, somente com este equipamento, chega a 200.000 RMB. É adequado para tratamento de espuma em larga escala e de forma regular. Para obter o efeito duplo de remoção rápida da espuma e tratamento completo, os especialistas da Yuanwang™ recomendam o uso de um antiespumante de alto desempenho .

3.5 Adição de agente antiespumante especial

A adição de agentes antiespumantes especiais é uma maneira eficiente de tratar efluentes industriais. Como especialista no setor de antiespumantes há 11 anos, a Yuanwang™ compreende profundamente seus problemas, como formação recorrente de espuma, baixa emulsificação e entupimento de equipamentos.

Após muitos anos de parceria com estações de tratamento de esgoto e empresas de fabricação de papel, a Yuanwang™ chegou à clara conclusão de que o antiespumante de silicone de alto desempenho possui alta confiabilidade no combate a diversos tipos de espuma.

Um de nossos clientes da Rússia comprovou isso. Trata-se de uma fábrica de papel. Eles enfrentavam um problema com a alta concentração residual da lama e a formação contínua e intensa de espuma no tanque de efluentes. Além disso, a espuma transbordava frequentemente, causando interrupções na produção e aumentando os riscos operacionais. O antiespumante que utilizavam na época tinha uma reação lenta e não conseguia impedir a formação de espuma secundária.

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Eles então contatam os profissionais da Yuanwang™. Nossa equipe fornece um antiespumante de silicone altamente eficiente, especialmente desenvolvido para efluentes ricos em celulose . Os testes de amostra apresentaram excelentes resultados. A espuma se dissipou em poucos minutos após a dosagem do antiespumante, sem se formar novamente por horas. Até hoje, eles utilizam nossos produtos de forma consistente e nunca mais tiveram problemas com transbordamento de espuma. Desde então, a produção tem funcionado de forma tranquila e ininterrupta.

Sinta-se à vontade para nos contatar para um plano personalizado ou um antiespumante eficiente para sua estação de tratamento de efluentes. Também oferecemos amostras grátis e suporte técnico especializado para solucionar seus problemas com espuma de forma precisa.

(👉 Se você estiver interessado em saber como nosso antiespumante funciona, leia este artigo sobre o Mecanismo do Antiespumante para obter mais informações.)

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Conclusão

Para solucionar completamente o problema da espuma e reduzir seu volume, é necessário, em primeiro lugar, identificar as causas de sua formação. Em seguida, analisar os fatores que a influenciam. Por fim, determinar as soluções e medidas de controle adequadas.

Por exemplo, se o tempo de retenção do lodo for muito longo, resultando em espuma biológica, reduza esse tempo para inibir o crescimento de microrganismos na espuma. Dessa forma, haverá muito menos espuma.

Se você está enfrentando problemas persistentes de formação de espuma em sua estação de tratamento de efluentes ou fábrica de papel, entre em contato com a Yuanwang™ hoje mesmo. Envie um e-mail para [email protected] e nosso engenheiro químico poderá fornecer orientação personalizada em tempo hábil!