Tehnologii utilizate pentru tratarea apelor reziduale la nivel industrial

Pe lângă faptul că reprezintă unul din elementele absolut necesare vieții, apa este și  unul dintre elementele de bază în multe procese industriale și agricole.

Pe lângă energie și materia primă, apa este necesară pentru curățarea, transportul și menținerea temperaturii mașinilor care lucrează la viteze foarte mari.

Apa folosită în procesele industriale și agricole este preluată din diverse surse naturale, precum: lacuri, râuri, apă de ploaie și este tratată chimic pentru a corespunde criteriilor de calitate necesare.

Câteva exemple de utilizare a apei în procese industriale și agricole:

• Acvacultură – ramură a agriculturii care se ocupă cu creșterea de plante și animale acvatice;
• Fermele agricole care folosesc apă la spălatul produselor rezultate (fructe, legume);
• Fermele de animale care folosesc apa pentru diverse procese (adăpat, curățat, prelucrarea cărnii, etc);
• Gospodăriile personale care utilizează apa pentru curățare, spălare, piscine, evacuarea deșeurilor, etc;
• Fabricile și uzinele care au nevoie de apă pentru a spăla, dezinfecta și procesa materia primă;
• Industria cărnii unde apa este folosită pentru spălarea materiei prime.

Exemplele ar putea continua la nesfârșit deoarece apa este utilizată extensiv atât în industrie cât și în agricultură. Toate aceste ape care rezultă din utilizarea în cadrul unui proces de prelucrare sunt denumite ape reziduale.

Pentru a nu afecta în mod iremediabil mediul înconjurător, aceste ape trebuiesc fie tratate pentru a putea fi reintroduse în ciclul natural al apei în natură, fie reutilizate în cadrul proceselor industriale.

În funcție de situație, apele reziduale rezultate în urma unui proces industrial sau agricol trebuiesc tratate utilizând un anumit proces.

Tratarea apelor reziduale în funcție de procesul industrial

Apa preia impuritățile și substanțele chimice utilizate în cadrul proceselor industriale și de aceea, fiecare tip de apă reziduală trebuie tratată conform anumitor standarde pentru a putea fi refolosită sau reintrodusă în natură.

1. Tratarea apelor reziduale rezultate din acvacultură

Pentru a reduce cantitatea de apa utilizată și pentru un mai bun control al mediului de creștere, este recomandat ca apa să fie recirculată. Totuși, această recirculare duce în timp la o mai rapidă acumulare a impurităților ceea ce face ca mediul să fie mai greu de controlat.

Dacă impuritățile din apă nu sunt eliminate la timp, întregul proces de creștere poate fi pus în pericol, ceea ce ar însemna pierderi masive pentru producător.

Astfel, sunt câteva soluții care pot fi aplicate pentru a filtra apa recirculată din acvacultură:

• Filtre mecanice și recipiente de sedimentare – metoda este eficientă în îndepărtarea solidelor sedimentabile și filtrabile grosiere, dar nu ajută la înlăturarea solidelor coloidale fine. Acumularea de solide coloidale fine poate afecta funcționarea biofiltrelor, ceea ce duce la un mediu de creștere mai puțin productiv.
• Utilizarea de biofiltre pentru nitrificarea bacteriilor – o metodă care elimină orice urmă de amoniac și nitriți dizolvați în apă. Totuși, această metodă nu este eficientă împotriva altor impurități dizolvate în apă. Pe măsură ce încărcătura organică crește, bacteriile care fac conversia din nitriți în nitrați vor funcționa mai greu, ceea ce duce la o creștere a nivelului de nitriți în apă.
• Creșterea nivelului de apă recirculată – o metodă care poate duce la eliminarea solidelor coloidale fine și a nitriților în exces dar care aduce un detriment major bugetului. Costurile cu încălzirea și răcirea sistemului vor crește ceea ce va face ca sistemul de recirculare să fie ineficient și costisitor.
• Folosirea unui agent oxidant (Ozon) – o metodă eficace și intens utilizată în curățarea apelor recirculate în acvacultură.

Utilizarea ozonului în acvacultură

Ozonul este un gaz care în soluție concentrată poate fi dăunător sănătății și se formează atunci când O2 (oxigenul pe care îl respirăm) este forțat să se unească cu un al treilea atom de oxigen, O3. Legătura cu acest al treilea atom de oxigen este destul de slabă, ceea ce face ozonul un gaz extrem de instabil.

Tocmai această instabilitate este importantă în procesul de curățare al apelor reziduale din acvacultură deoarece face ca ozonul să fie un agent oxidant excelent.

Datorită instabilității sale, ozonul este complicat de stocat și poate deveni chiar dăunător. De aceea, este recomandat ca ozonul să fie produs și utilizat imediat. Acest lucru se face cu ajutorul generatoarelor de ozon de nivel industrial, care produc ozonul folosind aerul înconjurător.

Cum funcționează ozonul în curățarea apelor din acvacultură?

• Înlătură solidele coloidale fine prin agregare – solidele coloidale fine sunt formate din particule extrem de mici ceea ce le permite să evite majoritatea sistemelor de filtrare. În momentul În care ozonul reacționează cu acestea se formează microflocularea, ceea ce permite îndepărtarea solidelor fine mult mai ușor;
• Îndepărtează componentele organice dizolvate – acestea sunt componente nebiodegradabile care dau apei o culoare gălbuie. În timp, acumularea acestor componente poate duce la o producție redusă de pește. Ozonul oxidează aceste componente în elemente care sunt mai ușor de nitrificat în biofiltru;
• Îndepărtează nitriții – aceștia pot fi toxici dacă sunt în cantitate mare. Ozonul oxidează nitriții și le reduce încărcătura organică transformându-i în elemente ușor de eliminat cu ajutorul biofiltrului;
• Dezinfectarea apei – cu cât apa trece prin mai multe cicluri de reutilizare cu atât aceasta va deveni un mediu propice pentru dezvoltarea de agenți patogeni. Ozonul are proprietatea de a dezactiva o serie de patogeni bacterieni, virali și fungici care pot afecta populațiile de pești.

2. Tratarea apelor utilizate în industria cărnii

Industria de procesare a cărnii este una dintre cele mai dezvoltate ramuri industriale și utilizează cantități impresionante de apă pentru a curăța și îndepărta agenții patogeni din carnea destinată consumului public.

Apa este utilizată atât la clătirea și spălarea cărnii cât și la igienizarea instalațiilor și a locațiilor unde este procesată carnea.

Dacă acest proces nu este realizat conform standardelor, carnea poate fi contaminată de bacterii periculoase pentru sănătate ca Salmonella sau Listeria monocytogenes.

Metode de tratare a apei utilizate în industria cărnii

Apa utilizată în procesarea cărnii trebuie să fie inertă din punct de vedere chimic, aceasta însemnând că trebuie să fie inodoră, incoloră și insipidă. De asemenea, bacteriologic, nu trebuie să conțină germeni patogeni și paraziți.

Pentru a obține acest lucru, de cele mai multe ori apa este tratată cu clor în concentrație foarte mică de 0.1 – 0.25 mg/dm3 de apă. Totuși clorul poate reacționa cu carnea formând componenți foarte toxici și cancerigeni. La fel și suprafața cărnii poate fi afectată de apa combinată cu clor rezultând un produs de calitate inferioară.

Tratarea apei cu ozon

În ultimele două decenii, cercetătorii au descoperit că apa tratată cu clor, chiar și în concentrație foarte mică, este dăunătoare sănătății și s-a recomandat eliminarea acesteia din industria alimentară și din alimentarea cu apă potabilă. De asemenea, datorită mutațiilor survenite în timp, anumiți agenți patogeni au dezvoltat rezistență iar pentru a-i îndepărta, ar trebui crescută cantitatea de clor din apă.

Ozonul este una dintre cele mai sigure și ușor de realizat metode de tratare a apei pentru a elimina agenții patogeni dăunători sănătății. Ozonul este un oxidant puternic și este foarte eficient în îndepărtarea bacteriilor, ciupercilor și a altor agenți patogeni care ne amenință sănătatea. Reacția de oxidare este rapidă și nu necesită un contact prelungit cu carnea, față de alți dezinfectanți utilizați.

Generarea de ozon se face pe loc, cu ajutorul generatoarelor de ozon care necesită doar energie electrică și aer și nu necesită preparare manuală, față de apa clorinată care trebuie preparată cu atenție.

Singura provocare tehnică care ar putea îngreuna procesul constă în faptul că ozonul trebuie dizolvat în apă pentru a putea fi folosit în condiții de siguranță iar nivelul de ozon în apă trebuie păstrat la un anumit nivel.

3. Tratarea apelor utilizate în sere industriale

Cum cererea de legume și fructe la nivel mondial a crescut de câteva ori de la începutul mileniului, culturile naturale nu mai fac față. Aceasta a dus la puternica dezvoltare a culturilor din sere, unde apa joacă un rol vital în menținerea și dezvoltarea plantelor.

În funcție de dimensiunea serelor, se folosesc cantități impresionante de apă iar reciclarea acestora este importantă pentru a evita costuri suplimentare. Astfel, apa care a fost folosită pentru udarea și curățarea plantelor și a mediului înconjurător este reciclată și reutilizată.

Cu toate că această soluție pare a fi extrem de eficientă din punct de vedere al costurilor, apa trebuie tratată înainte de a fi reintrodusă în sistem. Altfel se favorizează dezvoltarea de agenți patogeni anaerobi, bacterii, ciuperci, spori și paraziți care pot duce la reducerea productivității.

Metode utilizate pentru tratarea apelor din sere

De-a lungul timpului au fost dezvoltate diverse metode de tratare a apei din sere. În continuare vom menționa câteva dintre cele mai utilizate.

Dezinfectarea cu raze UV

Radiațiile ultra-violete sunt cunoscute pentru proprietățile lor de a dezinfecta apa, aerul sau suprafețele solide contaminate cu agenți patogeni. Totuși această metodă este destul de costisitoare și nu îndepărtează toate elementele contaminante din apă.

De exemplu, doza energetică recomandată pentru a elimina bacteriile și ciupercile este de 100 mJ/cm2 iar pentru a elimina virusuri, de 250 mJ/cm2.

Tratarea cu căldură

Majoritatea agenților patogeni sunt distruși la temperaturi înalte ceea ce face ca tratamentul cu căldură să fie foarte eficient, din acest punct de vedere. În timpul acestui tratament, apa este încălzită pentru 30 de secunde la 95 de grade Celsius. Din punct de vedere al costurilor însă, această metodă este mai puțin eficientă. De asemenea, apa încălzită la această temperatură are  mai puțin oxigen, ceea ce înseamnă că plantele vor avea nevoie de o cantitate mai mare de apă.

Tratarea cu ozon

Ozonul, prin faptul că este instabil, este unul dintre cei mai puternici agenți de oxidare.

Datorită proprietății sale de a ceda un atom de oxigen oricărui component cu care vine în contact este extrem de des utilizat la eliminarea totală a bacteriilor, ciupercilor, sporilor și paraziților din apa reziduală.

De asemenea, apa în combinație cu ozonul are un nivel ridicat de oxigen, fiind foarte benefică în prevenirea apariției de agenți patogeni anaerobi.

Astfel, prin utilizarea ozonului pentru tratarea apei, toată apa este reciclată fără a pierde din nivelul de oxigen. Generatorul de ozon în această situație este o soluție eficientă, complet non-toxică și foarte ușor de utilizat.

4. Tratarea apelor din piscine

Indiferent că discutăm despre piscinele personale sau de cele utilizate în mod public, apa trebuie tratată pentru a elimina bacteriile și ciupercile care se dezvoltă în urma utilizării.

Pentru tratare, apa este de obicei scoasă din piscine și trecută prin filtre speciale, pentru ca mai apoi sa fie reutilizată. Astfel se economisește cantitatea de apă utilizată iar costurile de întreținere se reduc.

Metode de tratare a apelor din piscine

Tratarea cu clor

Clorul este considerat o metodă ieftină și sigură de a scăpa de bacteriile și ciupercile care se dezvoltă în apa piscinelor. Totuși, acesta poate avea reacții negative care de multe ori pun sănătatea celor care înoată în pericol.

Cele mai frecvente simptome, după contactul prelungit cu apă clorinată, sunt roșeața ochilor și iritații ale pielii.

Dacă ținem cont de faptul că corpul uman absoarbe în jur de jumătate de litru pe oră din apa existentă în piscină, rezultă că expunerea prelungită la o astfel de apă poate duce la o contaminare completă a corpului uman cu clor. Acest lucru poate duce la diverse afecțiuni de sănătate.

Pentru a elimina din aceste probleme, este necesară combinarea apei tratate cu clor cu apă proaspătă. Acest lucru înseamnă că o parte din apa deja tratată cu clor va fi deversată în natură, afectând mediul înconjurător.

Tratarea apei din piscină cu ozon

Există peste 30.000 de piscine în Europa unde apa este tratată doar cu ozon, acest lucru demontând mituri care susțin că după tratamentul cu ozon, apa necesită o tratare suplimentară cu clor pentru a fi sigură pentru corpul uman.

Ozonul se disipă rapid în apa din piscină și își face efectul în maxim 15-20 de minute după care este eliminat aproape complet.

Efectul ozonului în apă este de:

• purificare prin faptul că descompune în mod direct impuritățile organice prin oxidare;
• salubrizare prin faptul că omoară bacteriile, virusurile și ciupercile prezente în apă;
• eliminarea completă a reziduurilor toxice deoarece ozonul se dizolvă în apă fără a lăsa urme toxice;
• o mai bună filtrare prin microfloculare, ceea ce duce la o creștere a eficacității filtrelor.

Ozonul nu necesită transport și nici stocare, fiind produs pe loc cu ajutorul unui generator de ozon.

În concluzie, metodele tradiționale de filtrare a apei, indiferent de industrie, pot fi completate sau înlocuite de o formă mai eficientă și mai sănătoasă. Ozonizarea apei este o metodă sigură care ajută la protejarea mediului înconjurător și a sănătății corpului uman.