{"id":2424,"date":"2024-11-11T03:50:03","date_gmt":"2024-11-11T03:50:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.winsonda.com\/?p=2424"},"modified":"2024-11-11T03:50:03","modified_gmt":"2024-11-11T03:50:03","slug":"learn-about-high-salinity-wastewater-treatment-and-solutions","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.winsonda.com\/pt\/learn-about-high-salinity-wastewater-treatment-and-solutions\/","title":{"rendered":"Saiba mais sobre o tratamento e solu\u00e7\u00f5es de \u00e1guas residuais de alta salinidade"},"content":{"rendered":"

\u00c1guas residuais de alta salinidade<\/a><\/strong> \u00e9 um desafio ambiental significativo, particularmente em ambientes industriais onde \u00e1gua do mar ou subprodutos ricos em sal s\u00e3o frequentemente produzidos. Entender a produ\u00e7\u00e3o, os efeitos e o tratamento de \u00e1guas residuais de alta salinidade \u00e9 essencial para implementar solu\u00e7\u00f5es eficazes que atendam aos padr\u00f5es regulat\u00f3rios e garantam a prote\u00e7\u00e3o ambiental. Este guia descreve as principais fontes de \u00e1guas residuais de alta salinidade, os efeitos inibit\u00f3rios de sais inorg\u00e2nicos em microrganismos e as mais recentes estrat\u00e9gias de tratamento biol\u00f3gico usadas para gerenciar \u00e1guas residuais salinas.<\/p>\n

1. Formas de produ\u00e7\u00e3o de \u00e1guas residuais de alta salinidade<\/h2>\n

1.1 \u00c1guas residuais descarregadas pela substitui\u00e7\u00e3o da \u00e1gua do mar<\/p>\n

A chamada substitui\u00e7\u00e3o de \u00e1gua do mar consiste em substituir diretamente os recursos de \u00e1gua doce utilizados em determinadas ocasi\u00f5es por \u00e1gua do mar, sem dessaliniza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Na ind\u00fastria, a \u00e1gua do mar pode ser amplamente usada como \u00e1gua de resfriamento de caldeiras e \u00e9 aplicada em energia t\u00e9rmica, energia nuclear, petroqu\u00edmica, metalurgia, sider\u00fargicas e outras ind\u00fastrias. O consumo anual de \u00e1gua de resfriamento de \u00e1gua do mar em pa\u00edses desenvolvidos ultrapassou 100 bilh\u00f5es de m3. Atualmente, a utiliza\u00e7\u00e3o anual de \u00e1gua do mar em meu pa\u00eds \u00e9 de mais de 6 bilh\u00f5es de m3. A Usina de Energia de Qingdao come\u00e7ou a usar \u00e1gua do mar como \u00e1gua de resfriamento industrial em 1936 e tem uma hist\u00f3ria de mais de 60 anos. Atualmente, 12 empresas costeiras nas ind\u00fastrias de energia, qu\u00edmica, t\u00eaxtil e outras de Qingdao usam 837 milh\u00f5es de m3 de \u00e1gua do mar anualmente. Tianjin usa 1,8 bilh\u00e3o de m3 de \u00e1gua do mar anualmente. Al\u00e9m disso, mais de 70 empresas costeiras de energia t\u00e9rmica, energia nuclear, qu\u00edmica, petroqu\u00edmica e outras, como a Usina T\u00e9rmica de Qinhuangdao, a Usina T\u00e9rmica de Huangdao e a Planta Geral Petroqu\u00edmica de Xangai, usaram diretamente a \u00e1gua do mar de diferentes maneiras. Para ind\u00fastrias como impress\u00e3o e tingimento, materiais de constru\u00e7\u00e3o, processamento de \u00e1lcalis, borracha e frutos do mar, a \u00e1gua do mar tamb\u00e9m pode ser usada como \u00e1gua de produ\u00e7\u00e3o industrial.<\/p>\n

\u00c1gua dom\u00e9stica urbana. Na vida urbana, a \u00e1gua do mar pode substituir a \u00e1gua doce como \u00e1gua para descarga de vasos sanit\u00e1rios. Atualmente, a taxa de penetra\u00e7\u00e3o da descarga de \u00e1gua do mar em Hong Kong \u00e9 t\u00e3o alta quanto 70%, e a taxa de penetra\u00e7\u00e3o est\u00e1 planejada para aumentar para 100% no futuro, tornando-a a primeira cidade do mundo a usar \u00e1gua do mar como \u00e1gua para descarga de vasos sanit\u00e1rios. Em algumas unidades em cidades como Dalian, Tianjin, Qingdao e Yantai, tamb\u00e9m h\u00e1 pr\u00e1ticas de uso de \u00e1gua do mar para descarga de vasos sanit\u00e1rios, mas em menor escala.<\/p>\n

1.2 \u00c1guas residuais da produ\u00e7\u00e3o industrial<\/p>\n

Algumas ind\u00fastrias, como impress\u00e3o e tingimento, fabrica\u00e7\u00e3o de papel, produtos qu\u00edmicos e de bens, produzem \u00e1guas residuais org\u00e2nicas com alto teor de sal na produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

1.3 Outras \u00e1guas residuais com alto teor de sal<\/p>\n

\u00c1gua de lastro de navio<\/p>\n

Minimiza\u00e7\u00e3o de \u00e1guas residuais Esgoto gerado na produ\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Esgoto dom\u00e9stico gerado em grandes navios<\/p>\n

\"Equipamentos<\/p>\n

2. O princ\u00edpio de inibi\u00e7\u00e3o dos sais inorg\u00e2nicos sobre os microrganismos<\/h2>\n

2.1 Princ\u00edpio da inibi\u00e7\u00e3o<\/p>\n

O principal veneno em \u00e1guas residuais salgadas \u00e9 o veneno inorg\u00e2nico, ou seja, alta concentra\u00e7\u00e3o de sais inorg\u00e2nicos.<\/p>\n

O efeito de subst\u00e2ncias t\u00f3xicas no tratamento biol\u00f3gico de \u00e1guas residuais est\u00e1 relacionado ao tipo e \u00e0 concentra\u00e7\u00e3o do veneno. Geralmente, conforme a concentra\u00e7\u00e3o aumenta, ela pode ser dividida em tr\u00eas categorias: estimula\u00e7\u00e3o, inibi\u00e7\u00e3o e toxicidade.<\/p>\n

O efeito t\u00f3xico de sais inorg\u00e2nicos de alta concentra\u00e7\u00e3o no tratamento biol\u00f3gico de \u00e1guas residuais \u00e9 principalmente destruir a membrana celular de microrganismos e enzimas nas bact\u00e9rias por meio do aumento da press\u00e3o osm\u00f3tica ambiental, destruindo assim as atividades fisiol\u00f3gicas dos microrganismos.<\/p>\n

\u2460 Os microrganismos crescem bem sob press\u00e3o isot\u00f4nica. Os microrganismos em solu\u00e7\u00f5es de NaCl com uma massa de 5~8,5g\/L, e os gl\u00f3bulos vermelhos em solu\u00e7\u00f5es de NaCl com uma massa de 9g\/L n\u00e3o mudam de forma e tamanho, e crescem bem; \u2461 Sob baixa press\u00e3o osm\u00f3tica (\u03c1(NaCl)=0,1g\/L), uma grande quantidade de mol\u00e9culas de \u00e1gua na solu\u00e7\u00e3o penetra nos microrganismos, fazendo com que as c\u00e9lulas microbianas inchem e, em casos graves, se rompam, levando \u00e0 morte dos microrganismos; \u2462 Sob alta press\u00e3o osm\u00f3tica (\u03c1(NaCl)=200g\/L), uma grande quantidade de mol\u00e9culas de \u00e1gua nos microrganismos penetra no corpo, fazendo com que as c\u00e9lulas sofram plasm\u00f3lise.<\/p>\n

2.2 Taxa de sobreviv\u00eancia de microrganismos de \u00e1gua doce sob diferentes salinidades<\/p>\n

Quando diferentes microrganismos que vivem em ambientes de \u00e1gua doce ou estruturas de tratamento de \u00e1gua doce s\u00e3o inoculados em ambientes de alta salinidade, apenas alguns deles sobrevivem. Este \u00e9 um tipo de sele\u00e7\u00e3o de salinidade para microrganismos. A taxa de sobreviv\u00eancia de microrganismos de \u00e1gua doce \u00e9 definida como 100%. Quando a salinidade excede 20g\/L, sua taxa de sobreviv\u00eancia \u00e9 menor que 40%. Portanto, quando a salinidade excede 20g\/:L, geralmente acredita-se que ela n\u00e3o pode ser tratada com diferentes microrganismos de \u00e1gua doce.<\/p>\n

3. Classifica\u00e7\u00e3o e utiliza\u00e7\u00e3o de microrganismos adaptados ao sal<\/h2>\n

Microrganismos halof\u00edlicos: podem tolerar uma certa concentra\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00e3o salina, mas crescem em condi\u00e7\u00f5es sem sal e seu crescimento n\u00e3o requer uma grande quantidade de sais inorg\u00e2nicos.<\/p>\n

Microrganismos halof\u00edlicos: refere-se a bact\u00e9rias que podem crescer sob condi\u00e7\u00f5es de alta salinidade, e seu crescimento \u00e9 insepar\u00e1vel do ambiente de alta salinidade. De acordo com a faixa de salinidade de bom crescimento, ele pode ser dividido em tr\u00eas categorias.<\/p>\n

Bact\u00e9rias marinhas: Bom crescimento salinidade 1-3%<\/p>\n

Bact\u00e9rias halof\u00edlicas moderadas: Bom crescimento salinidade 3-15%<\/p>\n

Bact\u00e9rias halof\u00edlicas extremas: Bom crescimento salinidade 15-30%<\/p>\n

4. Problemas encontrados no tratamento biol\u00f3gico de esgoto de alta salinidade<\/h2>\n

M\u00e1 adapta\u00e7\u00e3o \u00e0 salinidade<\/p>\n

O m\u00e9todo tradicional de lodo ativado \u00e9 usado para tratar \u00e1guas residuais salinas com salinidade inferior a 2%.<\/p>\n

Quando o ambiente de salinidade muda para um ambiente de \u00e1gua doce, a adaptabilidade do lodo desaparece rapidamente.<\/p>\n

Grande impacto das mudan\u00e7as de salinidade<\/p>\n

Mudan\u00e7as de salinidade de 0,5-2% geralmente causam s\u00e9rias interfer\u00eancias no sistema de tratamento.<\/p>\n

Mudan\u00e7as repentinas na salinidade interferem no sistema mais do que mudan\u00e7as graduais na salinidade. O impacto de mudar de um ambiente com muito sal para nenhum sal \u00e9 maior do que o impacto de mudar de um ambiente com pouco sal para um ambiente com muito sal.<\/p>\n

Taxa de degrada\u00e7\u00e3o lenta<\/p>\n

\u00c0 medida que a salinidade aumenta, a taxa de degrada\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria org\u00e2nica diminui, portanto, F\/M baixo \u00e9 mais adequado para o tratamento de \u00e1guas residuais salinas.<\/p>\n

\"Equipamentos<\/p>\n

5. Contramedidas para tratamento biol\u00f3gico de \u00e1guas residuais de alta salinidade<\/h2>\n

5.1 Domestica\u00e7\u00e3o de microrganismos de \u00e1gua doce<\/p>\n

Quando microrganismos adaptados para viver em instala\u00e7\u00f5es de tratamento biol\u00f3gico de \u00e1gua doce entram em um ambiente salgado de uma certa concentra\u00e7\u00e3o, eles equilibrar\u00e3o a press\u00e3o osm\u00f3tica na c\u00e9lula ou proteger\u00e3o o protoplasma na c\u00e9lula por meio de seu pr\u00f3prio mecanismo de regula\u00e7\u00e3o da press\u00e3o osm\u00f3tica. Esses mecanismos de regula\u00e7\u00e3o incluem agregar subst\u00e2ncias de baixo peso molecular para formar uma nova camada protetora extracelular, regular suas pr\u00f3prias vias metab\u00f3licas, alterar a composi\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica, etc. Portanto, o lodo ativado normal pode tratar \u00e1guas residuais salinas dentro de uma certa faixa de salinidade por meio da domestica\u00e7\u00e3o por um certo per\u00edodo de tempo.<\/p>\n

Embora o lodo possa melhorar a faixa de toler\u00e2ncia ao sal do sistema e melhorar a efici\u00eancia do tratamento do sistema por meio da domestica\u00e7\u00e3o, os microrganismos no lodo domesticado t\u00eam uma faixa de toler\u00e2ncia limitada para salinidade e s\u00e3o sens\u00edveis a mudan\u00e7as ambientais. Quando o ambiente de salinidade muda, a adaptabilidade dos microrganismos desaparecer\u00e1 imediatamente. A domestica\u00e7\u00e3o \u00e9 apenas um ajuste fisiol\u00f3gico tempor\u00e1rio para que os microrganismos se adaptem ao ambiente e n\u00e3o tem caracter\u00edsticas gen\u00e9ticas. Essa sensibilidade adaptativa \u00e9 muito desfavor\u00e1vel para a implementa\u00e7\u00e3o de projetos de tratamento de esgoto.<\/p>\n

Estudos mostraram que a domestica\u00e7\u00e3o da salinidade pode ser usada para tratar \u00e1guas residuais salinas sob condi\u00e7\u00f5es de salinidade menor que 20g\/L. No entanto, a concentra\u00e7\u00e3o de salinidade da domestica\u00e7\u00e3o deve ser gradualmente aumentada, e o sistema deve ser domesticado para o n\u00edvel de salinidade necess\u00e1rio em est\u00e1gios. Um ambiente de alta salinidade repentina causar\u00e1 falha na aclimata\u00e7\u00e3o e atraso na inicializa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

5.2 Salinidade do afluente dilu\u00eddo<\/p>\n

Como o alto teor de sal se torna um inibidor e veneno para microrganismos, o influente deve ser dilu\u00eddo para tornar a salinidade menor que o valor limite t\u00f3xico, e o tratamento biol\u00f3gico n\u00e3o ser\u00e1 inibido. Este m\u00e9todo \u00e9 simples, f\u00e1cil de operar e gerenciar; suas desvantagens s\u00e3o aumentar a escala de tratamento, aumentar o investimento em infraestrutura, aumentar os custos operacionais e desperdi\u00e7ar recursos h\u00eddricos.<\/p>\n

5.3 Utiliza\u00e7\u00e3o de microrganismos adaptados ao sal<\/p>\n

A inocula\u00e7\u00e3o ou imobiliza\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica de microrganismos adaptados ao sal para tratar esgoto de alta salinidade \u00e9 um m\u00e9todo de tratamento eficaz. Este m\u00e9todo pode tratar mais de 3% de esgoto de alta salinidade, o que \u00e9 imposs\u00edvel de ser alcan\u00e7ado com diferentes m\u00e9todos de aclimata\u00e7\u00e3o. Algumas das bact\u00e9rias adaptadas ao sal selecionadas para remo\u00e7\u00e3o espec\u00edfica de poluentes podem ter alta capacidade de degrada\u00e7\u00e3o espec\u00edfica, melhorando muito o efeito do tratamento. O in\u00f3culo de triagem vem das subst\u00e2ncias ativas no oceano ou sedimento de estu\u00e1rio, substrato de campo de sal e outros ambientes de alta salinidade. A triagem geralmente tem certos procedimentos e medidas gen\u00e9ticas.<\/p>\n

As desvantagens deste m\u00e9todo s\u00e3o o longo tempo de inicializa\u00e7\u00e3o e os altos custos iniciais de inicializa\u00e7\u00e3o. No entanto, \u00e9 um m\u00e9todo vi\u00e1vel para tratamento biol\u00f3gico de esgoto de alta salinidade. 5.4 Adicionando antagonistas Antagonismo se refere \u00e0 situa\u00e7\u00e3o em que o efeito t\u00f3xico de um veneno \u00e9 reduzido pela presen\u00e7a ou aumento de outra subst\u00e2ncia. Pode-se ver na figura que o efeito t\u00f3xico de um veneno diminui com o aumento da baixa concentra\u00e7\u00e3o de outra subst\u00e2ncia e, ap\u00f3s o bom estado, a taxa de rea\u00e7\u00e3o diminui com o aumento adicional da concentra\u00e7\u00e3o do antagonista. Pesquisas atuais descobriram que K ter\u00e1 um efeito antag\u00f4nico sobre Na, reduzindo o efeito t\u00f3xico do sal de Na em microrganismos. Efeito de absor\u00e7\u00e3o de pot\u00e1ssio e excre\u00e7\u00e3o de s\u00f3dio O princ\u00edpio principal pode ser a fun\u00e7\u00e3o de transporte reverso Na+\/K+. Embora as bact\u00e9rias precisem de um ambiente com alto teor de s\u00f3dio para crescer, a concentra\u00e7\u00e3o de Na na c\u00e9lula n\u00e3o \u00e9 alta. Por exemplo, a bomba de pr\u00f3tons H+ mediada por luz de Halobacterium tem a fun\u00e7\u00e3o de transporte reverso Na+\/K+, ou seja, tem a capacidade de absorver e concentrar K+ e descarregar Na+ para o espa\u00e7o extracelular. K+, como um soluto compat\u00edvel, pode ajustar a press\u00e3o osm\u00f3tica para atingir um equil\u00edbrio entre o interior e o exterior da c\u00e9lula. Sua concentra\u00e7\u00e3o \u00e9 t\u00e3o alta quanto 7 mol\/L para manter a mesma atividade de \u00e1gua dentro e fora. Por exemplo, bact\u00e9rias anaer\u00f3bicas halof\u00edlicas, bact\u00e9rias redutoras de enxofre halof\u00edlicas e arqueas halof\u00edlicas acumulam altas concentra\u00e7\u00f5es de K+ na c\u00e9lula para resistir ao ambiente hipert\u00f4nico fora da c\u00e9lula. Por exemplo, o transportador reverso Na+\/K+ na levedura pode excretar o excesso de sal do corpo e melhorar a toler\u00e2ncia da levedura ao sal.<\/p>\n

5.5 Selecionando um processo de tratamento adequado<\/p>\n

Diferentes processos de tratamento afetam a faixa de toler\u00e2ncia ao sal de microrganismos. A seguir est\u00e3o as quantidades limitantes de concentra\u00e7\u00e3o de NaCl em v\u00e1rios m\u00e9todos de tratamento biol\u00f3gico relatados.<\/p>\n\n\n\n\n
<\/td>\nTratamento de lodo<\/td>\nProcesso de lodo ativado<\/td>\nBiofiltro<\/td>\nAuto-purifica\u00e7\u00e3o<\/td>\nOxida\u00e7\u00e3o de contato em dois est\u00e1gios<\/td>\n<\/tr>\n
NaCl(mg\\L)<\/td>\n5000~10000<\/td>\n8000~9000<\/td>\n10000~40000<\/td>\n10000<\/td>\n25000~35000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

A pesquisa geralmente acredita que o processo de biofilme tem uma toler\u00e2ncia maior ao sal do que o processo de lodo ativado suspenso. Al\u00e9m disso, adicionar um est\u00e1gio anaer\u00f3bico pode aumentar muito a faixa de toler\u00e2ncia ao sal do est\u00e1gio aer\u00f3bico subsequente.<\/p>\n

6. Requisitos de projeto para tratamento biol\u00f3gico de esgoto de alta salinidade<\/h2>\n

6.1 Adicionar um tanque regulador de salinidade<\/p>\n

Mudan\u00e7as de salinidade t\u00eam um grande impacto na estabilidade do sistema, que se manifesta como uma queda acentuada na efici\u00eancia do tratamento e uma grande quantidade de perda de lodo. Durante o projeto, um tanque regulador deve ser configurado para garantir a estabilidade relativa da salinidade. Dispositivos de monitoramento de condutividade podem ser configurados na entrada e na sa\u00edda do tanque regulador para fortalecer o controle on-line e o feedback da salinidade para evitar que o choque de salinidade cause falha no sistema de tratamento.<\/p>\n

6.2 Reduzir a carga de lodo<\/p>\n

A salinidade reduz a taxa de biodegrada\u00e7\u00e3o, ent\u00e3o a carga de projeto deve ser relativamente reduzida. Muitos estudos mostraram que o \u00edndice de lodo diminui em um ambiente de alta salinidade, ent\u00e3o n\u00e3o h\u00e1 necessidade de se preocupar com a expans\u00e3o do lodo causada por uma carga muito baixa.<\/p>\n

6.3 Aumentar a concentra\u00e7\u00e3o de lodo<\/p>\n

O lodo tratado com alto teor de sal tem coagula\u00e7\u00e3o ruim e perda s\u00e9ria de lodo. Portanto, uma alta concentra\u00e7\u00e3o de lodo deve ser garantida no projeto. Este tamb\u00e9m \u00e9 um meio de melhorar a efici\u00eancia do tratamento. Tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel garantir reservas adicionais de lodo ao projetar um tanque de espessamento de lodo e reabastec\u00ea-lo rapidamente quando o lodo for perdido.<\/p>\n

6.4 Aumentar o tempo de reten\u00e7\u00e3o do clarificador<\/p>\n

Alto teor de sal afeta a capacidade de coagula\u00e7\u00e3o, portanto, um tempo de reten\u00e7\u00e3o mais longo favorece a sedimenta\u00e7\u00e3o do lodo.<\/p>\n

6.5 Aumentar o volume de aera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

A adapta\u00e7\u00e3o de microrganismos a ambientes com alto teor de sal se manifesta por um aumento na taxa de respira\u00e7\u00e3o aer\u00f3bica, ent\u00e3o a respira\u00e7\u00e3o causar\u00e1 consumo adicional de oxig\u00eanio. Aumentar a concentra\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio dissolvido na \u00e1gua \u00e9 ben\u00e9fico para o metabolismo de microrganismos. Forne\u00e7a seus requisitos fisiol\u00f3gicos para adapta\u00e7\u00e3o a ambientes com alto teor de sal.<\/p>\n

\"Equipamentos<\/p>\n

Conclus\u00e3o<\/h2>\n

Tratar \u00e1guas residuais de alta salinidade apresenta desafios \u00fanicos, mas com avan\u00e7os em m\u00e9todos de tratamento biol\u00f3gico, \u00e9 poss\u00edvel alcan\u00e7ar uma gest\u00e3o eficiente e sustent\u00e1vel de \u00e1guas residuais. Ao adotar estrat\u00e9gias como domestica\u00e7\u00e3o de microrganismos, usar cepas adaptadas ao sal e otimizar processos de tratamento, as ind\u00fastrias podem reduzir o impacto ambiental de suas opera\u00e7\u00f5es, ao mesmo tempo em que cumprem as regulamenta\u00e7\u00f5es. Com pesquisas e inova\u00e7\u00f5es cont\u00ednuas no campo, o tratamento de \u00e1guas residuais de alta salinidade continuar\u00e1 a melhorar, fornecendo solu\u00e7\u00f5es mais eficazes para ind\u00fastrias e munic\u00edpios.<\/p>\n