ETAR alemã alcança redução de 97,5 % na carga de fósforo

• Limite rigoroso de descargas ambientais é alcançado graças à dosagem fiável de sulfato de cloreto férrico

A modernização de um sistema de dosagem química numa estação de tratamento de águas residuais na Alemanha permitiu alcançar um alto desempenho na remoção de fósforo, afirma Thomas Klobuczynski, engenheiro de vendas industriais da Watson-Marlow Fluid Technology Solutions (WMFTS), Alemanha.

A estação de tratamento de águas residuais (ETAR) que serve a cidade de Hessisch-Lichtenau, na Alemanha, adoptou uma solução inovadora para a dosagem química numa aplicação de remoção de fósforo. Pela primeira vez no país, duas bombas de diafragma, usadas originalmente para a dosagem de cloreto férrico com vista à eliminação de fosfatos, foram substituídas por uma única bomba peristáltica Qdos CWT da WMFTS.

A estação de tratamento de águas residuais de Fürstenhagen serve uma população de 18 500 habitantes no distrito de Werra-Meissner do estado federado de Hesse.

O sistema de tratamento primário das águas residuais inclui um sistema de pré-limpeza mecânica por meio de grades e desarenadores e um tanque de arejamento com recirculação para desnitrificação upstream e nitrificação downstream. Existem dois decantadores secundários e uma unidade de tratamento de lamas.

Dosagem férrica

A dosagem química do agente de precipitação sulfato de cloreto férrico (FeClSO4) é necessária na etapa de tratamento biológico para obter uma redução consistente de fósforo, uma vez que a carga de fósforo na entrada da estação de tratamento é altamente variável. De acordo com a regulamentação ambiental, a descarga de efluentes tratados no rio Losse é rigorosamente limitada a 0,70 mg/L de fosfato total, ou seja, uma média de 0,50 mg/L de fosfato total por ano e de 0,20 mg/L de ortofosfato.

O agente de precipitação é adicionado através de um único ponto de dosagem, sendo o cloreto férrico extraído de um reservatório de 25 m3 com a bomba de dosagem química e depois transferido para o ponto de dosagem, a cerca de 30 m de distância.

De acordo com a entidade exploradora, é fundamental que a dosagem seja realizada de forma consistente durante 24 h por dia, mas as duas bombas de diafragma anteriormente usadas para realizar essa tarefa, funcionando alternadamente, não eram fiáveis e exigiam manutenções frequentes.

Segundo o gestor de operações de águas residuais, Marco Quehl, «é necessária a dosagem de uma quantidade constante de agente de precipitação, que precisa de aumentar automaticamente em função da carga variável de fósforo na entrada.»

«A tecnologia da nova bomba Qdos CWT é simplesmente a melhor possível para a dosagem do agente de precipitação na nossa estação de tratamento. Não precisamos que nos venham propor qualquer outra solução.»

Marco Quehl, gestor de operações de águas residuais

O desafio da corrosão

De acordo com Marco Quehl, o maior problema das bombas de diafragma prendia-se com o facto de o sulfato de cloreto férrico ser corrosivo e deixar resíduos de ferro nas válvulas da bomba, causando uma má vedação nos assentos das válvulas e pequenas fugas constantes.

«Isso exigia a execução frequente de pequenos trabalhos de manutenção e, após cerca de 12 meses de tempo de funcionamento médio alternado das duas bombas de diafragma, tínhamos de substituir a cabeça da bomba, ou até mesmo a bomba completa», comentou. «Ao considerarmos também os procedimentos de limpeza necessários, percebemos que, a longo prazo, a sua operação era demorada e cara.»

A maioria das bombas de dosagem química requer manutenção periódica para se manter operacional. Isso pode implicar uma paragem da bomba durante várias horas, exigindo geralmente que haja uma bomba de reserva para garantir a continuidade do processo. A manutenção também requer a atenção total de, pelo menos, um técnico especializado no local.

Economia de tempo

Nenhuma das cabeças das bombas da série Qdos da Watson-Marlow precisa de ser desmontada para reparação. Em vez disso, basta remover a cabeça da bomba como um todo e substituí-la por uma nova. A substituição demora menos de um minuto, proporcionando inúmeros benefícios em termos de economia de tempo e de saúde e segurança no trabalho, uma vez que os técnicos de manutenção não têm qualquer contacto com os produtos químicos.

«Já tínhamos tido uma experiência positiva com as bombas de mangueira Qdos da Watson-Marlow para a dosagem de sulfato de cloreto férrico e outros produtos químicos, motivo pelo qual concordámos em testar a bomba CWT na nossa estação de tratamento», referiu Marco Quehl.

A nova bomba Qdos CWT é a primeira bomba peristáltica do mundo sem mangueira, o que representa uma mudança radical no projecto conceitual de uma bomba peristáltica. O primeiro ensaio de campo da bomba realizou-se na ETAR de Fürstenhagen, no âmbito de um período de ensaios de longo prazo.

Tensão reduzida

Enquanto uma mangueira peristáltica convencional é comprimida por meio da deformação plástica, a cabeça da bomba Qdos CWT incorpora um elemento de EPDM, que é comprimido de forma elástica contra uma base composta por PEEK. Isso reduz a tensão e a fadiga do material, o que prolonga bastante a vida útil, reduz a manutenção e requer menos paragens da estação de tratamento.

A bomba é autoferrante e não há refluxo de fluido, mesmo quando a bomba não está em funcionamento. Além disso, evita a formação de bolsas de gás, reduzindo assim o risco de interrupções e a necessidade de equipamentos adicionais, tais como válvulas de manutenção da pressão, válvulas de descarga de ar ou bombas de reserva.

Segundo o gestor de operações, Bernd Sennhenn, «a bomba Qdos CWT foi instalada há 12 meses e, desde então, tem funcionado sem qualquer falha. Foi possível instalar esta bomba directamente no lugar de uma das bombas de diafragma.»

A propósito do ensaio na ETAR de Fürstenhagen, Marco Quehl comentou que «a bomba Qdos CWT está em funcionamento há mais de 8 000 horas e já doseou um total de quase 90 000 litros de agente de precipitação, sem qualquer intervenção de manutenção».

«Em comparação com as bombas de diafragma, as dosagens da bomba Qdos CWT são mais uniformes e têm uma menor pulsação, o que protege as tubagens e os conectores. Não são necessários amortecedores de pulsação.»

Funcionamento contínuo

A substituição das bombas de dosagem proporcionou à estação de tratamento poupanças significativas em termos de tempo e custos. A bomba Qdos CWT tem funcionado a uma média de 75 % da sua capacidade máxima, demonstrando a sua capacidade e fiabilidade em gamas de desempenho mais altas.

A fiabilidade da Qdos CWT deve-se à sua tecnologia. O elemento em contacto com o fluido está sujeito a baixos níveis de tensão e, embora a ETAR de Fürstenhagen tenha uma segunda bomba de dosagem em reserva para garantir a disponibilidade operacional, na prática, esta nunca é usada.

Graças à fiabilidade e funcionalidade global da cabeça da bomba Qdos CWT, a estação de tratamento de Fürstenhagen alcançou uma redução de 97,5 % na carga de fósforo ao longo do ano.

«A tecnologia da nova bomba Qdos CWT é simplesmente a melhor possível para a dosagem do agente de precipitação na nossa estação de tratamento. Não precisamos que nos venham propor qualquer outra solução», concluiu Marc Quehl.

Saiba mais sobre a tecnologia da Qdos CWT