A Xylem e um serviço de abastecimento de água desenvolvem o primeiro processo de oxidação avançada para água potável com conteúdo de brometo
Solução revolucionária usa um processo único para aumentar a sustentabilidade reduzindo os micropoluentes na água em até 90 porcento.
Em 2005, o serviço de abastecimento de água holandês Dunea, que abastece 1,3 milhões de pessoas com água potável, iniciou um ambicioso projeto de investigação com a Xylem. O serviço de abastecimento queria reduzir os micropoluentes na sua água e ao mesmo tempo manter os níveis de bromato bem abaixo dos padrões recomendados. O bromato, uma substância potencialmente carcinogénica, pode formar-se quando água com conteúdo de brometo é tratada com ozono. A Xylem e a Dunea descobriram uma forma inovadora de abordar este desafio.
Os micropoluentes nas fontes de abastecimento de água são um problema crescente para os serviços de abastecimento de água. Estes vestígios químicos provêm das indústrias, agricultura, residências habitacionais e hospitais. Esta categoria de poluentes pode incluir produtos farmacêuticos, componentes perturbadores do sistema endócrino, produtos de cuidados pessoais, químicos industriais, pesticidas e agentes de contraste usados em exames médicos por imagiologia.
Conseguir uma vantagem sobre um crescente problema de micropoluentes
Em 2005, os especialistas da Dunea notaram um aumento dos micropoluentes na fonte de água dos serviços de abastecimento. Embora as concentrações de poluente não fossem motivo de preocupação de acordo com os padrões de água potável, a Dunea decidiu investir fortemente no desenvolvimento de estratégias e soluções de tratamento de água para atenuar os micropoluentes. Este investimento a longo prazo iria ajudar a prevenir a acumulação de micropoluentes e melhorar a biodegradabilidade dos micropoluentes no sistema de tratamento da Dunea. Além disso, os investimentos ajudariam a garantir a conformidade com quaisquer regulamentos de água potável que pudessem surgir no futuro.
Os micropoluentes podem ser removidos eficazmente da água com a oxidação de ozono. Contudo, a fonte de água da Dunea contém brometo, que eventualmente pode ser transformado em bromato tóxico quando se usa ozono para tratar a água. O objetivo da Dunea era encontrar uma solução para eliminar micropoluentes ao mesmo tempo que formava 20 vezes menos bromato do que a Organização Mundial de Saúde (OMS) define como seguro para a água potável.
Encontrar a combinação certa de AOPs
A primeira fase do estudo piloto na Dunea, entre 2009 e 2011, foi para ver que combinações de processos de oxidação avançada (AOP) seriam as melhores a conseguir reduzir quatro micropoluentes representativos.
Há três formas principais, sem base de cloro, de os serviços de abastecimento de água tratarem a água potável por oxidação:
1. Luz ultravioleta AOP-(UV)
2. Ozono ou AOP-ozono.
3. Combinações dos processos
O objetivo de todos estes processos é interromper os micropoluentes a nível atómico, usando ozono ou radicais de hidroxila. Os radicais de hidroxila substituem ou adicionam determinados átomos aos micropoluentes, fazendo com que estes percam as suas propriedades tóxicas. As reações acontecem em frações de segundos, após os quais os radicais de hidroxila deixam de estar presentes.
Num processo de AOP-UV, a água contaminada é misturada com baixas concentrações de peróxido de hidrogénio e irradiada com uma potente luz ultravioleta para formar os radicais de hidroxila. Num processo de AOP-ozono, o peróxido de hidrogénio também é usado. O peróxido de hidrogénio é injetado na água, depois o ozono é doseado, o que faz com que os radicais de hidroxila se formem.
Assegurar reações rápidas entre o ozono e o peróxido de hidrogénio
Com base nos resultados da primeira fase piloto, a Dunea e a Xylem concentraram a segunda fase em ajustar as doses de ozono e peróxido de hidrogénio da primeira fase piloto, ao mesmo tempo que mantinham a formação de bromato abaixo do padrão da Dunea.
Ao adicionar ozono à água com conteúdo de brometo, quanto mais ozono se adicionar mais bromato se irá formar. Para minimizar a formação de bromato, a Dunea e a Xylem usaram um reator de circulação de ozono com seis pontos de injeção de ozono consecutivos. Primeiro é adicionado peróxido de hidrogénio à água. Depois a água passa pelo reator onde é injetado ozono através dos seis pontos de doseamento. Isto conduz a um rácio aumentado de peróxido de hidrogénio/ozono dissolvido na água, o que limita a formação de bromato e contribui para uma redução eficaz de micropoluentes.
O estudo piloto mostrou que são necessárias reações muito rápidas e eficazes de ozono e peróxido de hidrogénio para manter a formação de bromato abaixo dos padrões da Dunea. Durante a injeção de ozono não deverão existir zonas onde o ozono tenha tempo para reagir com o brometo. Com base nas experiências do reator de circulação, a Dunea e a Xylem desenvolveram o inovador e único reator DOP. Este ajuda a assegurar reações imediatas entre o peróxido de hidrogénio e o ozono, de modo a minimizar a formação de bromato e reduzir os micropoluentes.
Dois processos de oxidação avançada para uma melhor qualidade da água
Depois de a água ser tratada usando um AOP-ozono no reator DOP, esta move-se com peróxido de hidrogénio residual através de um processo de oxidação avançada por ultravioletas. O AOP-UV reduz ainda mais os micropoluentes. Uma vez que o AOP-UV com base em peróxido de hidrogénio não forma bromato, é uma adição ideal ao AOP-ozono a montante. Este processo sequencial assegura uma reação de micropoluentes mais forte e contribui com uma barreira de tratamento adicional para vestígios de substâncias nocivas e patógenos.
O sistema de tratamento avançado da Dunea inclui um gerador de ozono, o reator DOP, luzes UV e reatores UV, todos fornecidos pela Xylem.
Instalar um AOP inovador para a redução de micropoluentes
A estreita colaboração entre a Dunea e a Xylem no estudo piloto de longo prazo fez com que em 2018 a Xylem instalasse o primeiro AOP sequencial do mundo para reduzir micropoluentes e limitar a formação de bromato.
Em outubro de 2018, a nova solução foi colocada à prova. O AOP em série revolucionário teve um muito bom desempenho, reduzindo a atrazina (herbicida) em 73% e o ibuprofeno em 90%. Sendo o limite da Organização Mundial de Saúde para o bromato de 10 microgramas por litro, o novo processo AOP na Dunea mantém o bromato abaixo de 0,5 microgramas por litro. Adicionalmente, a solução de baixo consumo de energia da Xylem usa apenas 0,15 kWh/m³ de energia para ambos os processos de AOP-ozono e AOP-UV. Isto significa que a Dunea consegue cumprir os seus padrões para a qualidade da água e reduzir os custos de energia em 30 a 50 porcento.
Com o apoio da Xylem, a Dunea levou o seu sistema de tratamento para o nível seguinte, com uma forte resiliência contra a contaminação de micropoluentes, atualmente e no futuro, criando uma solução inovadora e sustentável para a sua comunidade. Mais de 1,3 milhões de pessoas na Holanda beneficiam agora de água potável limpa e saudável com uma qualidade muito superior aos requisitos atuais para água potável.
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