Equipamento de tratamento de águas residuais eletroquímicas para pesticidas e águas residuais químicas.

I. Visão Geral do Produto

Os efluentes químicos de pesticidas são reconhecidos como uns dos efluentes industriais mais difíceis de tratar. Têm origem na síntese de ingredientes ativos de pesticidas (herbicidas, inseticidas, fungicidas, reguladores de crescimento vegetal, etc.), na produção de intermediários e no processamento de formulações. As características de qualidade da água são extremamente complexas e severas: o efluente apresenta concentrações extremamente elevadas de matéria orgânica (a DQO é tipicamente de 5000~50000 mg/L, com alguns licores-mãe a ultrapassar os 100000 mg/L), contém uma grande quantidade de poluentes recalcitrantes e altamente biotóxicos (organofosforados, organoclorados, piretroides, triazinas, componentes agroquímicos ricos em azoto, compostos heterocíclicos, nitrobenzenos, ácidos fenoxicarboxílicos, etc.), frequentemente contém elevadas concentrações de sais (Cl⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻, Na⁺, etc., TDS 3%~15%), contém grandes quantidades de solventes orgânicos (metanol, diclorometano, componentes aromáticos típicos, xileno, DMF, etc.), apresenta relações CBO₅/DQO extremamente baixas (0,02~0,10), exibe biodegradabilidade extremamente reduzida, contém fósforo (um poluente característico dos pesticidas organofosforados) e a qualidade e quantidade da água flutuam drasticamente com a sazonalidade dos produtos e as mudanças de lote.

O tratamento de efluentes químicos e de pesticidas tem sido, desde há muito, um grande obstáculo na indústria, sendo as principais Dificuldades cruciais as seguintes: Altamente tóxico para os organismos—organofosforados, organoclorados, piretroides e outros pesticidas possuem um forte efeito biocida ou inibitório sobre os microrganismos das lamas ativadas (o seu propósito de conceção é eliminar pragas/patógenos/ervas daninhas). Quando o sistema biológico entra em contacto direto com a água bruta, um grande número de microrganismos pode morrer em poucas horas ou dias. A elevada salinidade inibe ainda mais os processos biológicos e pode mesmo paralisar o sistema—a síntese de pesticidas envolve o uso extensivo de processos de neutralização ácido-base e relargagem (salting-out), resultando numa salinidade do efluente de 5% a 15%. A elevada pressão osmótica leva diretamente à morte dos microrganismos das lamas ativadas. Forte sazonalidade e especificidade de lote dos produtos, conduzindo a alterações drásticas na qualidade dos efluentes—a produção de pesticidas é altamente sazonal (produção concentrada antes do plantio da primavera). Ao alternar entre diferentes produtos, a DQO e os tipos de substâncias tóxicas no efluente mudam simultaneamente, e o sistema biológico não se consegue adaptar rapidamente. Dificuldade em cumprir as normas através de tratamento avançado—a DQO do efluente após tratamento biológico contém habitualmente fósforo orgânico residual e matéria orgânica persistente, e os métodos convencionais de tratamento avançado são incapazes de a reduzir de forma estável para os padrões de descarga. Este sistema adota a tecnologia de oxidação eletroquímica, utilizando oxidação anódica direta e eletrocatálise. O efeito sinérgico dos radicais hidroxila gerados (·OH) e de oxidantes fortes como o cloro ativo tem como alvo preciso a estrutura química dos poluentes característicos em efluentes de pesticidas:

Organoclorados: As ligações C-Cl são oxidadas e quebradas, os iões cloreto são removidos sob a forma de Cl⁻, a estrutura orgânica sofre degradação por abertura de anel e a biotoxicidade é eliminada.

Piretroides: As ligações éster e as estruturas de ciclopropano são oxidadas e quebradas, e os grupos ativos inseticidas são desativados.

Triazinas (como a atrazina): O anel de triazina é oxidado e aberto na superfície do anólito, reduzindo significativamente a biotoxicidade.

Nitrobenzenos e ácidos fenoxicarboxílicos: Anéis... Aromáticos são oxidados e abertos, os grupos nitro são removidos e os compostos são convertidos em pequenas moléculas biodegradáveis. Compostos heterocíclicos: Anéis heterocíclicos de N/S/O são oxidados e abertos, eliminando a toxicidade. Azoto amoniacal e fósforo total: O azoto amoniacal é oxidado a N₂ pelo cloro ativo e removido; o fósforo orgânico é convertido em ortofosfato e pode ser removido por eletrocoagulação e precipitação sinérgica ou precipitação química subsequente. A relação B/C do efluente tratado é significativamente aumentada de 0,02-0,08 para mais de 0,30, a biotoxicidade é reduzida de >90% para <20%, e a DQO é significativamente reduzida, criando condições de afluente seguras e biodegradáveis para os sistemas biológicos subsequentes. Para o efluente biológico, o tratamento eletroquímico avançado cumpre integralmente todos os padrões de descarga para DQO e cor.

Todo o processo consome apenas eletricidade, sem adição de quaisquer agentes químicos, e não produz resíduos perigosos, tais como lamas de ferro ou carvão saturado. Os elétrodos adaptam-se às condições complexas dos efluentes de pesticidas contendo elevado teor de sal, óleos e solventes orgânicos, e operam com segurança à temperatura e pressão normais. Ao ajustar rapidamente a corrente, consegue responder a flutuações drásticas na qualidade da água causadas pela mudança de produtos de pesticidas em poucos minutos, sem a necessidade do longo período de aclimatação e espera dos sistemas bioquímicos tradicionais. Trata-se de uma solução técnica fundamental para responder às quatro principais Dificuldades cruciais dos efluentes de pesticidas: "alta toxicidade, difícil degradação, alta salinidade e grandes flutuações".

II. Dificuldades no tratamento de efluentes químicos e de pesticidas e soluções com este equipamento

III. Princípio de Funcionamento

Após ser submetido a gradagem, decantação ou filtração para remoção de sólidos suspensos, o efluente químico de pesticidas entra num reator eletroquímico, onde ocorrem as seguintes reações centrais sob a ação de elétrodos:

(1) Oxidação da estrutura característica de pesticidas organofosforados (função principal)

Os pesticidas organofosforados (glifosato, clorpirifos, malatião, dimetoato, diclorvós, etc.) são os poluentes mais representativos nos efluentes de pesticidas. A sua biotoxicidade e os problemas de conformidade com o fósforo total derivam da estabilidade das ligações P-C e P-S:

Glifosato (PMIDA): (HO)₂P(=O)—CH₂—NH—CH₂—COOH, a ligação P-C é oxidada e quebrada na superfície do ânodo, e o fósforo orgânico é convertido em ortofosfato (PO₄³⁻)

Clorpirifos (tiofosfato de O,O-dietil-O-(3,5,6-tricloro-2-piridilo)): As ligações P-S e P-O são quebradas, o anel piridínico é aberto e o átomo de cloro é removido

(2) Descloração e abertura de anel de pesticidas organoclorados

Pesticidas organoclorados A ligação C-Cl e o anel aromático do pesticida são as fontes de toxicidade e de degradação recalcitrante:

A ligação C-Cl quebra na superfície do ânodo e o cloro é removido sob a forma de Cl⁻.

O anel aromático desclorado é atacado e aberto por radicais hidroxila, transformando-se em ácidos orgânicos de pequenas moléculas.

Por fim, é mineralizado em CO₂ e H₂O.

(3) Desativação de grupos ativos em piretroides e outros pesticidas

A ligação éster é oxidada e quebrada, resultando na perda de atividade inseticida.

A estrutura de ciclopropano é oxidada e aberta.

O anel de triazina (atrazina, etc.) é oxidado e aberto na superfície do ânodo, libertando N sob a forma de NH₃/N₂.

Nitrobenzenos: Remoção de nitrato + abertura do anel benzénico.

Compostos heterocíclicos (piridina, pirimidina, tiazol, etc.): Abertura de anéis heterocíclicos, eliminando a biotoxicidade.

(4) Eletro-oxidação direta (mineralização do esqueleto orgânico)

O esqueleto orgânico (anel aromático, anel heterocíclico, cadeia longa de carbono, etc.) na molécula de pesticida perde diretamente eletrões e é oxidado na superfície do ânodo. As macromoléculas decompõem-se gradualmente em ácidos orgânicos de pequenas moléculas e, finalmente, mineralizam-se em CO₂ e H₂O.

(5) Eletro-oxidação Indireta (·OH e Oxidação de Amplo Espetro com Cloro Ativo): Radicais hidroxila (·OH) são gerados pela eletrólise anódica da água. Simultaneamente, a elevada concentração natural de iões cloreto no efluente (o efluente de pesticidas contém comummente Cl⁻, com concentrações tipicamente entre 3000 e 20000 mg/L) é eletrolisada para gerar cloro ativo (Cl₂, HOCl, OCl⁻), complementando a oxidação dos poluentes na solução que não contactaram diretamente com o ânodo.

(6) Remoção de Azoto Amoniacal: O cloro ativo oxida o azoto amoniacal a gás azoto (2NH₃ + 3HOCl → N₂ + 3Cl⁻ + 3H₂O), atingindo uma taxa de remoção de 80%–95%.

IV. Principais Vantagens (Direcionadas a Efluentes Químicos e de Pesticidas)

V. Parâmetros Técnicos (Personalizáveis)

VI. Localização no Processo

Opção 1: Pré-tratamento e Desintoxicação

Efluente de pesticidas (água bruta/água combinada) → Gradeamento/tanque de equalização → Sedimentação/flotação (remoção de SS e óleos) → Equipamento de tratamento eletroquímico (conversão de organofosforados/descloração de organoclorados/abertura de anéis heterocíclicos/eliminação de toxicidade/aumento de B/C) → Tanque intermediário/tanque pulmão → Sistema biológico (acidificação por hidrólise + A/O ou A²/O) → Precipitação de fósforo total (remoção química de fósforo) → Descarga em conformidade com as normas

Nota: A unidade de desintoxicação eletroquímica é uma garantia fulcral insubstituível para o pré-tratamento biológico de efluentes de pesticidas. Os efluentes de pesticidas que não tenham sido submetidos a desintoxicação eletroquímica e sejam alimentados diretamente no sistema de tratamento biológico causarão a morte de um grande número de microrganismos em poucas horas ou dias devido à sua elevada toxicidade. A fase eletroquímica conclui a conversão de fósforo orgânico em ortofosfato, a descloração de organoclorados, a abertura de anéis heterocíclicos, a eliminação de toxicidade e o aumento de B/C, com uma taxa de conversão de fósforo total ≥85%~95%; B/C do efluente ≥0,30, e a taxa de remoção de DQO na fase biológica é aumentada em 50%~80%. Após a desintoxicação eletroquímica, o efluente é tratado por um sistema biológico e o fósforo total é reduzido aos valores regulamentares através de precipitação química subsequente (adição de cal/sais de ferro/sais de alumínio).

Opção 2: Redução de Licor-Mãe de Alta Concentração

Licor-mãe de pesticidas de alta concentração (contendo pesticidas de grau técnico e solventes orgânicos em alta concentração) → Tanque de recolha → Equipamento de tratamento eletroquímico (taxa de remoção de DQO de 50%~80%) → O efluente flui para o sistema integrado de águas residuais da fábrica → Tratamento convencional

Explicação: Tradicionalmente, o licor-mãe de alta concentração gerado durante a síntese de pesticidas é eliminado como resíduo perigoso através de incineração externa, o que é extremamente dispendioso. O tratamento eletroquímico permite o processamento por lotes no próprio local deste tipo de licor-mãe de alta concentração—reduzindo significativamente a DQO e a toxicidade enquanto converte eficientemente o fósforo orgânico em ortofosfato—e garantindo um fluxo estável para o sistema integrado de águas residuais da instalação. Isto reduz a incineração de resíduos perigosos/transporte externo em 70% a 90%, gerando poupanças anuais substanciais nos custos de eliminação.

Opção 3: Tratamento Biológico Avançado de Efluentes (Atualização e Cumprimento de Normas)

Efluente de Pesticidas → Pré-tratamento → Sistema Biológico → Decantador Secundário → Unidade de Tratamento Avançado Eletroquímico (Remoção de DQO Residual Recalcitrante, Fósforo Orgânico Residual e Cor) → Descarga em Conformidade com as Normas