Tecnologia de cavitação - um fluxo de processo eficiente para o tratamento de águas residuais

A cavitação hidrodinâmica (HC) está a emergir como um dos mais promissores facilitadores do tratamento sustentável de águas residuais. A unidade CaviFlow® da RAPTECH aproveita a cavitação para intensificar a oxidação, a mistura, a separação e a filtração, alcançando uma maior eficiência com uma menor necessidade de energia.

Conceito e Mecanismos

Quando as bolhas de cavitação colapsam, geram pontos quentes localizados com condições extremas transitórias - temperaturas de alguns Kelvin e pressões de centenas de bar [1]. Este ambiente favorece a decomposição da água e do oxigénio dissolvido, formando espécies altamente reactivas, como os radicais hidroxilo (-OH), que degradam eficazmente os poluentes orgânicos [2]. Para além da formação de radicais, a mistura intensiva em linha assegura uma exposição uniforme dos contaminantes, oxidantes e colónias microbianas à cavitação. O processo também beneficia de efeitos térmicos controlados: à medida que a água passa repetidamente através das zonas de cavitação, ocorre um ligeiro aquecimento a granel. Esta temperatura adicional aumenta a cinética da reação, a transferência de oxigénio e a eficiência global do tratamento [3].

Aplicações

Pré-tratamento para arejamento e atividade biológica

• Melhora a transferência de oxigénio e a acessibilidade microbiana
• Promove a formação de radicais a partir da água e do oxigénio dissolvido
• Aumenta a eficiência oxidativa mesmo sem adição de produtos químicos

Reforço para tratamentos oxidativos

• Forte sinergia com a ozonização, H₂O₂ e processos de oxidação avançados combinados

Melhorador para tratamento de carvão ativado

• Reduz a incrustação, melhora a adsorção e prolonga a vida útil do filtro

Suporte para filtração por membrana cerâmica (micro, ultra e nanofiltração)

• A cavitação reduz a incrustação e a polarização da concentração nas superfícies das membranas
• Aumenta o fluxo e prolonga a vida útil da membrana, evitando o bloqueio dos poros

Apoio na sedimentação e clarificação

• Desestabiliza colóides, emulsões e colónias de bactérias, melhorando a separação e a sedimentação de lamas
  
  

Vantagens

• Eficiência energética - Menor necessidade de arejamento através da transferência intensificada de oxigénio
  
• Desempenho oxidativo - Maior remoção de micropoluentes e oligoelementos
  
• Melhoriada filtração e das membranas - Redução da incrustação, melhoria do fluxo e aumento da vida útil dos sistemas de membranas de carvão ativado e de cerâmica
  
• Assistência à sedimentação - Desestabilização melhorada das partículas e separação das lamas
  
• Modularidade - Fácil integração em sistemas de tratamento existentes

Aplicações típicas de águas residuais

• Águas residuais municipais (águas domésticas e cinzentas)
• Efluentes industriais (carregados com corantes, farmacêuticos, águas oleosas, incluindo FO/HFO)
  

Outlook

CaviFlow® demonstra como a intensificação física e química pode transformar o tratamento de águas residuais num processo mais sustentável, eficiente em termos energéticos e económico. A sua combinação de química radical, melhoramento térmico, suporte avançado de filtração e mistura superior torna-o um caminho prático para soluções de tratamento de água à prova de futuro e objectivos de economia circular.

Autor: Dr. Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH

Referências

1. Gogate, P. R., & Pandit, A. B. (2005). Uma revisão e avaliação da cavitação hidrodinâmica como uma tecnologia para o futuro. Ultrasonics Sonochemistry, 12(1-2), 21-27
2. Jyoti, K. K., & Pandit, A. B. (2004). Ozono e cavitação para a desinfeção da água. Biochemical Engineering Journal, 18(1), 9-19
3. Ashokkumar, M. (2011). A caraterização de bolhas de cavitação acústica - uma visão geral. Ultrasonics Sonochemistry, 18(4), 864-872
4. Cunyu, L., et al. (2024). Processos de membrana assistidos por ultrassom para a purificação sistemática de águas residuais de glicirrizas. Ultrasonics Sonochemistry, 111, 107098
5. Bagal, M. V., & Gogate, P. R. (2014). Tratamento de águas residuais usando métodos híbridos baseados em cavitação e química Fenton: Uma revisão. Ultrasonics Sonochemistry, 21(1), 1-14
6. Krause, C., et al. (2019). Membranas à base de cerâmica para tratamento de água e águas residuais. Colóides e Superfícies A: Aspectos Físico-Químicos e de Engenharia, 578, 123513