Os Benefícios dos Processos Oxidativos Avançados (POA) para o Tratamento de Água

A crise hídrica global está se intensificando devido aos efeitos combinados da poluição ambiental e das mudanças climáticas.

Essa demanda crescente por recursos hídricos seguros e confiáveis, combinada com a redução da disponibilidade de águas superficiais e subterrâneas, exerce enorme pressão sobre os sistemas de abastecimento de água e os padrões de qualidade.

Ao mesmo tempo, a presença crescente de produtos químicos persistentes de origem humana e micropoluentes nas fontes de água representa riscos significativos tanto para a saúde humana quanto para os ecossistemas aquáticos, criando um desafio complexo para as estações de tratamento de água em todo o mundo.

Os Processos Oxidativos Avançados (POA) oferecem uma solução poderosa e sustentável para esses problemas, já que esses métodos são capazes de degradar até os contaminantes mais persistentes.

A eficácia comprovada e a boa relação custo-benefício das soluções de POA levaram à sua implementação em estações de tratamento de água em todo o mundo. Da reciclagem de águas residuais municipais ao tratamento de águas superficiais e subterrâneas, o POA oferece um tratamento de água confiável e eficiente em uma ampla gama de aplicações.

Combinações de tecnologias de tratamento de água para processos oxidativos avançados (POA)

Processos Oxidativos Avançados (POA) é o nome comum dado às reações químicas/fotoquímicas que geram radicais OH na água, com o objetivo de degradar compostos químicos persistentes e tóxicos.

Exemplos típicos de combinações de POA são:

• UV a Vácuo / Ozônio
• UV / Peróxido de Hidrogênio
• UV / Persulfato
• UV / Cloro
• Ozônio/Peróxido
• UV a Vácuo

O POA é frequentemente empregado como uma etapa final de polimento em muitas aplicações de tratamento de água, fornecendo desinfecção combinada e remoção de compostos orgânicos traço a níveis muito baixos, garantindo assim uma água de altíssima pureza.

UV/Peróxido

O princípio fundamental deste POA é que o peróxido de hidrogênio absorve luz UV em graus variados em toda a faixa de 200 a 300 nm, o que leva à fotólise homolítica do peróxido de hidrogênio em radicais hidroxila para a degradação de contaminantes. Esse processo é preferido em relação ao processo UV/Cloro quando o pH da água está na faixa ligeiramente ácida a neutra. A seleção do tipo de lâmpada UV para esse processo depende das características da água.

UV/Persulfato

O POA UV/Persulfato utiliza irradiação UV para ativar o persulfato, gerando radicais sulfato com forte potencial de oxidação para a degradação de contaminantes. Diferentemente dos radicais hidroxila, os radicais sulfato são mais seletivos e eficazes contra contaminantes deficientes em elétrons e apresentam vantagens específicas no tratamento de compostos nitrogenados, como a ureia. O processo é mais eficiente em pH ácido a neutro (pH 5–7), já que condições alcalinas favorecem a conversão dos radicais em espécies radicalares mais fracas. Esse processo normalmente utiliza tecnologia de lâmpada UV de baixa pressão.

UV/Cloro

O POA UV/Cloro utiliza irradiação UV para fotolisar espécies de cloro que absorvem luz UV em graus variados em toda a faixa de 200 a 300 nm, gerando radicais hidroxila e cloro para a degradação de contaminantes. É mais eficaz quando o pH da água está na faixa neutra a ligeiramente alcalina, onde os radicais de cloro aumentam a seletividade da oxidação. A seleção do tipo de lâmpada UV para esse processo depende das características da água.

Ozônio/Peróxido

O POA Ozônio/Peróxido potencializa a oxidação convencional por ozônio com a adição de peróxido de hidrogênio, que acelera a decomposição do ozônio em radicais hidroxila. O desempenho ideal ocorre em pH neutro a ligeiramente alcalino, onde a produção de radicais hidroxila é maximizada. Esse processo é normalmente escolhido para águas com baixa transmitância UV, nas quais os POA baseados em UV são menos viáveis.

UV a Vácuo

O POA UV a Vácuo (VUV) utiliza luz UV de alta energia em 185 nm para fotolisar diretamente as moléculas de água, gerando radicais hidroxila sem aditivos químicos. Esse processo permite a oxidação de amplo espectro de contaminantes orgânicos, tornando-o altamente eficaz na remoção de COT (carbono orgânico total) na produção de água ultrapura. Embora elimine a necessidade de oxidantes externos, seu alto consumo de energia e a profundidade de penetração limitada da luz VUV exigem projetos de reator otimizados para aplicações em grande escala.

Ozônio/UV a Vácuo

Essa combinação é aplicada para melhorar o desempenho do POA VUV. O ozônio é dosado antes do reator de UV a Vácuo para oxidar seletivamente a matéria orgânica dissolvida de fundo, transformando-a em produtos com menor reatividade frente aos radicais OH, garantindo assim menor competição pelos radicais OH e uma remoção de compostos mais eficiente no POA VUV subsequente.

POA implementado em uma cervejaria Carlsberg na Dinamarca

Como parte do DRIP (Parceria Dinamarquesa para a Produção Industrial de Alimentos com Eficiência de Recursos e Água), a ULTRAAQUA tem contribuído para criar o futuro das cervejarias por meio da utilização de sistemas POA (Processo Oxidativo Avançado).

A implementação do tratamento de água por POA na unidade da Carlsberg em Fredericia permitiu que a empresa reutilizasse 90% de sua água de processo e economizasse mais 10% de energia, reduzindo à metade o consumo total de água – de 2,9 hl de água para 1,4 hl de água por hl de cerveja.

O emprego de processos POA tem se tornado uma solução cada vez mais adotada devido à sua eficácia em aplicações que exigem um alto nível de segurança e higienização.

Mais especificamente, foram realizados experimentos laboratoriais abrangentes, combinados com modelagem CFD integrada avançada, para projetar um reator POA baseado em UV, estabilizando a qualidade química e microbiológica da água e retardando o potencial de recrescimento microbiano durante o armazenamento antes da reutilização. O POA atua como a última etapa de tratamento de toda a planta antes que a água possa ser reutilizada.

A iniciativa tornou a cervejaria da Carlsberg em Fredericia a primeira do mundo a praticamente eliminar o desperdício de água, colocando a Carlsberg além de suas metas de sustentabilidade para 2030.

Como começar com o tratamento de água por POA

O departamento de P&D da ULTRAAQUA realiza, apoia e é pioneiro em alguns dos mais recentes trabalhos de desenvolvimento no setor de água.

Os projetos são focados principalmente no desenvolvimento de soluções únicas e avançadas para resolver alguns dos problemas de qualidade da água mais complexos do mundo.

A vasta quantidade de recursos destinados a essas atividades de P&D, incluindo numerosos projetos baseados em POA, resultou em um conhecimento abrangente sobre a configuração ideal de POA até para os desafios mais complexos.

O amplo laboratório interno e as áreas de testes proporcionam condições ideais para a realização de projetos de POA, com a capacidade de simular ensaios piloto em escala real. Isso permite uma avaliação precisa do desempenho do sistema, garantindo que a solução escolhida seja economicamente viável e adequada ao desafio em questão.

Testes extensivos e uma pré-avaliação minuciosa antes da seleção da solução ideal minimizam efetivamente os riscos e garantem a eficiência de custos a longo prazo.

A ULTRAAQUA oferece soluções de POA personalizadas para atender praticamente qualquer desafio de tratamento de água, utilizando modelos avançados e integrados de CFD, campo de fluência UV e química de radicais, com o objetivo de calcular e otimizar a concentração de radicais OH em função do espaço e prever a degradação dos compostos-alvo.

O resultado é a seleção do sistema de reação, do tipo de lâmpada e do design ideal do reator que garantem um processo de tratamento eficiente, levando em conta as características físico-químicas da matriz de água e dos compostos-alvo. Em matrizes de água altamente complexas, a degradação empírica dos compostos-alvo pode ser obtida experimentalmente no laboratório de pesquisa de alta qualidade da ULTRAAQUA.

Se você precisar de orientação personalizada para o seu desafio específico de tratamento de água por POA, sinta-se à vontade para nos contatar a qualquer momento por meio dos nossos engenheiros de vendas em sales@ultraaqua.com – ou usando o formulário de contato abaixo. Podemos ajudar desde a primeira análise de amostra de água até uma solução em escala real.