Processos Inorgânicos FAT / UERJ

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1 REÚSO DE ÁGUAS NA INDÚSTRIA Prof. César C Pereira Processos Inorgânicos FAT / UERJ

2 TERMINOLOGIA (Resolução nº n 54 do CNRH, de 28/11/2005) Estabelece modalidades e critérios rios gerais para a prática de reúso direto não potável de água Reúso utilização de água residuária ria. Água residuária ria esgoto, água descartada, efluentes líquidos l de edificações, indústrias, agroindústrias e agropecuária, ria, tratados ou não. Água de reúso água residuária ria que se encontra dentro dos padrões exigidos para sua utilização nas modalidades pretendidas. Reúso direto de água uso planejado de água de reúso, conduzida ao local de utilização, sem lançamento amento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos.

3 PRODUÇÃO MAIS LIMPA Princípio BásicoB redução da poluição ambiental, atuando no processo produtivo ( in( plant technologies ) ) e não em seu final ( end( of pipe technologies ), minimizando a necessidade de tratamento (Química Verde eliminação da necessidade de tratamento). Aplicação da P+L ao gerenciamento de águas (dispersões aquosas diluídas) das) Técnica dos três R s. R Redução do consumo de água Reúso de água Reciclagem de água

4 Técnica dos três R sr REDUÇÃO diminuição do consumo. REÚSO utiliza utilização de água residuária ria (com ou sem tratamento), segundo o CNRH. RECICLAGEM reutiliza reutilização de água (com ou sem tratamento (?)) (para a mesma unidade ou para o mesmo processo produtivo (?)).

5 Classificação do Reúso de Águas (Proposta apresentada ao Núcleo N Integrado para Reúso de Águas e Efluentes (NIRAE / EQUFRJ) REÚSO INDIRETO a água residuária ria é lançada ada (com ou sem tratamento prévio) em um corpo receptor (ocorrendo diluição), sendo reutilizada posteriormente. COM TRATAMENTO PRÉVIO VIO reúso indireto planejado. SEM TRATAMENTO PRÉVIO reúso indireto não planejado. REÚSO DIRETO a água residuária ria não é lançada ada em um corpo receptor, sendo recuperada internamente. COM TRATAMENTO PRÉVIO VIO reúso direto com regeneração. SEM TRATAMENTO reúso direto bruto.

6 Classificação do Reúso de Águas Resumo Reúso indireto (não planejado ou planejado) Reúso direto (bruto ou com regeneração) Reciclagem caso particular de reúso direto, onde a água residuária é reaproveitada no mesmo processo ou unidade que a gerou.

7 REDUÇÃO Técnica a ser analisada prioritariamente Revisão das condições operacionais Estabelecimento de modificações a partir da troca de informações com empresas similares Eventuais modificações nos projetos dos processos Criação de programas de conscientização

8 REÚSO DIRETO BRUTO Reúso sem alteração da qualidade da água residuária ria Levantamentos de vazão e concentração para cada fonte geradora de água residuária ria (efluente) Levantamentos de vazão e concentração para cada consumidor Emprego (eventual) de técnicas t de programação linear (Diagrama de Fontes de Águas) para obtenção de uma solução otimizada, a partir dos levantamentos realizados

9 REÚSO DIRETO BRUTO Exemplo: Operações concentradoras de contaminantes Operação Carga (kg/h) Conc. limite (entrada) (ppm) Conc. limite (saída) (ppm) Vazão limite (t/h) 1 3, , ,

10 REÚSO DIRETO BRUTO Exemplo: Consumo mínimo m de água sem reúso Operação Vazão mínimam (t/h) Concentração de saída (ppm) 1 50,0 75,0 2 10,0 100,0 3 8,0 125,0 Total 68,0 84,6

11 REÚSO DIRETO BRUTO Exemplo: Diagrama de intervalo de concentrações (CID) Concentração (ppm) Operação 1 (50 t/h) Operação 2 (20 t/h) Operação 3 (20 t/h) Carga (g/h) Carga acumulada (g/h) Vazão (t/h) , , , ,0 500

12 REÚSO DIRETO BRUTO 50,0 t/h 0 ppm Operação 1 50,0 t/h 50,0 ppm Operação 1 50,0 t/h 75,0 ppm 16,7 t/h 75,0 ppm 56,7 t/h 0 ppm 33,3 t/h 75 ppm 6,7 t/h 0 ppm Operação 2 6,7 t/h 75,0 ppm 20,0 t/h 75,0 ppm Operação 2 20,0 t/h 100 ppm 56,7 t/h 101 ppm 20,0 t/h 75,0 ppm Operação 3 20,0 t/h 100 ppm Operação 3 20,0 t/h 125 ppm

13 REÚSO DIRETO COM REGENERAÇÃO Técnica a ser considerada após s as de Redução e Reúso Direto Bruto. Estudo de viabilidade (técnica, econômica e ambiental) do tratamento (processo de regeneração) a ser executado e das condições de possível aproveitamento da água residuária ria (efluente) regenerada. Investimento: Redução < Reúso Bruto < Reúso com Regeneração

14 CONSUMO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA Indústria Produtos Químicos Orgânicos Produtos Químicos Inorgânicos Processos e Atividades Afins (%) Resfriamento e Refrigeração (%) Refinarias de Petróleo Ferro e AçoA Automobilística Papel e Polpa de Celulose Pneus Cimento 17 82

15 CONSUMO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA Os sistemas de utilidades respondem, em média, m por mais de 50% do consumo de água nas indústrias A maior parte do consumo de água industrial é destinada à reposição das torres de resfriamento e caldeiras Torres de resfriamento e caldeiras são sistemas geradores de vapor (respectivamente, por evaporação e por ebulição) e concentradores de água A redução de consumo de água de reposição nas torres de resfriamento e caldeiras está diretamente relacionada ao balanço material a ser estabelecido nesses sistemas

16 TRATAMENTO DE ÁGUA PARA FINS INDUSTRIAIS Água Bruta Água Industrial (ETAPAS CLÁSSICAS) Gradeamento (Decantação (sedimentação) espontânea) Aeração (Pré-clora cloração) Clarificação convencional (coagulação, floculação, sedimentação) Filtração (leito granulado)

17 TRATAMENTO DE ÁGUAS PARA FINS INDUSTRIAIS OBJETIVOS Gradeamento, Sedimentação Espontânea, Clarificação Convencional e Filtração Remoção de material grosseiro, sólidos em suspensão grosseiros e de alguns coloidais. Aeração Incorporação de oxigênio (O 2 ) à água e diminuição da concentração de outros gases dissolvidos (NH 3, SO 2, H 2 S etc.). Cloração Redução dos teores de matéria inorgânica (ferro (II), manganês (II), gases redutores) e orgânica, com diminuição ou eliminação da população microbiana.

18 TRATAMENTO DE ÁGUAS PARA FINS INDUSTRIAIS Após s o tratamento em uma Estação de Tratamento de Águas (ETA), a água industrial obtida poderá passar ou não por tratamentos específicos (pré-tratamentos e/ou tratamentos internos) para as seguintes finalidades: ades: Processo(s) Utilidades I (resfriamento, refrigeração, circuitos de água quente) Utilidades II (geração de vapor) Potável Serviços I (incêndio) Serviços II (limpezas em geral)

19 TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS RIAS (EFLUENTES) INDUSTRIAIS TRATAMENTO CONVENCIONAL (ETAPAS) Pré-tratamentos Tratamento Primário rio Tratamento Secundário Tratamento Terciário rio

20 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS PRÉ-TRATAMENTOS Objetivo: Eliminação de poluentes críticos e compatibilização das diversas correntes para que sejam misturadas no Equalizador e/ou não prejudiquem outras etapas as posteriores. Eliminação de cianeto Eliminação de cromato e dicromato Eliminação de cátions c de metais pesados (Hg 2+, Cd 2+, Pb 2+, Cu 2+, Ni 2+ etc.) Eliminação de ânions críticos (S 2-, F - etc.) Eliminação de gorduras, óleos e graxas

21 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS TRATAMENTO PRIMÁRIO RIO (FÍSICO SICO-QUÍMICO) Objetivo: Diminuição da concentração de material insolúvel (sólidos em suspensão) e preparação do efluente para o tratamento biológico. Equalização Neutralização ( 6,5 < ph < 8,0) Decantação Primária ria

22 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS TRATAMENTO SECUNDÁRIO (BIOLÓGICO) Objetivo: Diminuição da concentração de matéria orgânica solúvel e biodegradável. Recomendável: (DBO / DQO) > 0,6 Possível: 0,2 <(DBO / DQO) < 0,6 Difícil: (DBO / DQO) < 0,2 Biodegradação (aeróbia ou anaeróbia) Decantação Secundária

23 TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS TRATAMENTO TERCIÁRIO RIO Objetivos: Diminuição da concentração de matéria orgânica solúvel não biodegradável (recalcitrante) e da concentração de outras espécies solúveis para lançamento amento do efluente no corpo receptor ou para reúso. Oxidações clássicas (exemplo: cloração) Adsorção (exemplo: filtração em carvão ativado) Processos de Oxidação Avançados ados (geradores de radical livre OH) Troca Iônica (exemplos: abrandamento e desmineralização) Processos de Membranas (microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração, osmose reversa ou inversa)

24 CALDEIRAS Caldeira Fogotubular

25 CALDEIRAS Caldeira Fogotubular

26 CALDEIRAS Caldeira Aquatubular

27 CALDEIRAS Caldeira Aquatubular

28 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS F vazão de água de alimentação V vazão (produção) de vapor F = V + D D vazão de descargas (nível + fundo) R vazão de reposição F = R + C C vazão de retorno de condensado P vazão de perdas C F CALDEIRA V P R D

29 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS Balanço o para um soluto não-vol volátil (exemplo: cloreto) C D concentração do soluto nas descargas (na água de caldeira) C V concentração do soluto no vapor (C V = 0) concentração do soluto na alimentação C F C F. F = C V. V + C D. D C F. F = C D. D (C D / C F ) = (F / D) (C D / C F ) = x ciclo de concentração (com base na alimentação)

30 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS Balanço o para um soluto não volátil x = (V + D) / D D = V / (x 1) O ciclo de concentração é controlado pela execução das descargas de nível e de fundo

31 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS Balanço o para um soluto não volátil F = V + D F = V + [V / (x 1)] R + C = V. [x / (x 1)] R + V. (C / V) = V. [x / (x 1] (C / V) taxa de retorno de condensado (com base na produção de vapor) R = V. { [x / (x 1)] (C / V) } R = V. (a b) O aumento do ciclo de concentração e o aumento da taxa de retorno de condensado produzem diminuição do consumo de água de reposição

32 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS X R (t / h) Variação da vazão de água de reposição com o ciclo de concentração 10 6,2 V = 20,0 t / h (C / V) = 80,0% A diminuição de vazão é sentida mais intensamente para variações em ciclos mais baixos 20 5,1 30 4,7 50 4,4 80 4,3

33 REÚSO DE ÁGUAS EM CALDEIRAS Um maior retorno de condensado (reciclagem) é a forma mais eficiente para a economia de água de reposição. O retorno de condensado pode ser baixo nos casos de utilização de vapor diretamente no processo. Cuidado especial deve ser tomado com condensados provenientes de outros processos (exemplo: vapor vegetal dos evaporadores de caldo clarificado para obtenção de xarope na indústria do açúa çúcar).

34 REÚSO DE ÁGUAS EM CALDEIRAS O condensado deve ser o mais próximo possível de uma água deionizada ou desmineralizada. A água de reposição deve possuir qualidade capaz de gerar uma água de alimentação compatível com os limites usualmente adotados e fixados por instituições de notório reconhecimento (ASME, ABMA) para uma água de caldeira (de acordo com a respectiva classe de pressão), proporcionando viabilidade operacional (por meio da utilização do ciclo de concentração adequado).

35 REÚSO DE ÁGUAS EM CALDEIRAS O emprego de reúso direto bruto como reposição é,, geralmente, inviável. vel. A utilização de reúso com regeneração (com pré-tratamento) deve ser analisada de forma técnica t e econômica bastante criteriosa.

36 LIMITES MÁXIMOS M PARA PARÂMETROS CRÍTICOS EM ÁGUA DE CALDEIRA Pressão (psi) Sílica (ppm SiO 2 ) STD (ppm) SS (ppm) Alcalinidade (ppm CaCO 3 ) <

37 DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO Uma caldeira aquatubular opera com pressão operacional igual a 300 psi (aproximadamente 21 kgf / cm 2 ), utiliza água de reposição abrandada (isenta de dureza) e sua água de alimentação apresenta a seguinte composição: Sílica... 1,50 ppm SiO 2 ; Alcalinidade total... 14,0 ppm CaCO 3 ; Sólidos dissolvidos... 50,0 ppm ; Sólidos S em suspensão... Zero Determine o ciclo máximo m de concentração com que a caldeira deve operar.

38 BALANÇOS MATERIAIS EM CALDEIRAS Considere que a caldeira do caso anterior tenha uma produção de vapor igual a 24,5 toneladas / hora e uma taxa de retorno de condensado igual a 90,0% (em relação à produção de vapor). Determine a vazão de reposição ão.

39 TORRE DE RESFRIAMENTO

40 TORRE DE RESFRIAMENTO

41 TORRE DE RESFRIAMENTO

42 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Q vazão de circulação E vazão de perda por evaporação A vazão de perda por arraste D vazão de descarga P vazão de outras perdas de fase líquidal L vazão total de perdas de fase líquidal R vazão de reposição A E L = A + D + P R Torre Q R = E + L P D P

43 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Balanço o para um soluto não-vol volátil (exemplo: cloreto) C L concentração do soluto na fase líquida l (na água de circulação) C E concentração do soluto na fase evaporada (C E = 0) C R concentração do soluto na água de reposição C R. R = C E. E + C L. L C E = 0 C R. R = C L. L (C L / C R ) = (R / L) (C L / C R ) = x ciclo de concentração

44 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Balanço o para um soluto não-vol volátil x = (E + L) / L L = E / (x 1) D = [E / (x 1)] A P O ciclo de concentração é controlado (até certo ponto) pela execução das descargas de fundo

45 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Balanço o para um soluto não-vol volátil R = E + L R = E + [E / (x 1)] R = E. [x / (x 1)] A vazão de água de reposição diminui com o aumento do ciclo de concentração A diminuição da vazão (R) é sentida mais intensamente para variações em ciclos mais baixos

46 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO x R (m 3 / h) Variação da vazão de reposição com o ciclo de concentração E = 12,0 m 3 / h 2 24,0 3 18,0 4 16,0 5 15,0 6 14,4

47 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Dosagem contínua nua de produto de tratamento não-vol volátil (inibidores de corrosão, inibidores de formação de depósitos, dispersantes e microbicidas) d dosagem de produto de tratamento C concentração do produto de tratamento na água de circulação Produto não-vol volátil d = C. L d = C. [E / (x 1)] O consumo de produto(s) de tratamento diminui drasticamente com o aumento do ciclo de concentração

48 BALANÇOS MATERIAIS EM TORRES DE RESFRIAMENTO Um sistema de resfriamento aberto com recirculação de água apresenta vazão igual a 2000 m 3 /h e o trocador de calor evaporativo é uma torre de tiragem induzida onde a queda de temperatura é igual a 10ºC, a perda por arraste de gotículas é igual a 0,15% da vazão e a perda por evaporação é igual a 0,16% da vazão por grau Celsius de queda de temperatura. Dados referentes à qualidade da água de reposição e às s características do equipamento indicam que o sistema operaria idealmente com ciclo de concentração igual a 9,0. a) Determine as vazões de descarga de fundo, considerando as demais perdas de fase líquida iguais a zero e a 2,0 m 3 /h. b) Determine as vazões de reposição para o ciclo de concentração ideal e para um ciclo de concentração a 3,0. c) Calcule o custo mensal do tratamento com um inibidor de corrosão X,, cujo preço unitário é de R$ 12,00 / kg, sendo sua concentração recomendada igual a 80 ppm (g/m 3 ) na água de circulação, considerando o regime operacional do sistema igual a 600 horas por mês e as possibilidades de ciclo de concentração mencionadas no item anterior.

49 REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO CICLOS LIMITANTES CICLO OPERACIONAL x máximo = (E + A + P) / (A + P) CICLO DE SÍLICAS X máximo = 180 / C(SiO 2 ) R

50 REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO CICLOS LIMITANTES CICLO DE SULFATO DE CÁLCIOC X máximo = 480 / [C(Ca) R. C(SO 4 ) R ] 1/2 C(Ca) R concentração (dureza) de cálcio c na reposição, em ppm CaCO 3 C(SO 4 ) R concentração de sulfato na reposição, em ppm SO 4

51 REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO OUTROS LIMITANTES DE CONCENTRAÇÃO A concentração de sólidos s em suspensão (SS) na água de um sistema de resfriamento aberto com recirculação é uma importante limitação de ordem operacional pelo risco da formação de depósitos sedimentares. O emprego de modernos agentes dispersantes e a utilização de filtração lateral são medidas importantes, porém m limitadas em relação a esse problema. A concentração de cloreto na água de circulação deve ser levada em conta, sobretudo no caso da presença a de materiais como o aço a o inox 304 no sistema (exemplo: trocadores de placas) ou da pré-existência de pites.

52 REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO CICLO IDEAL Consiste na busca de um ciclo de concentração para que a água de circulação alcance um índice de estabilidade favorável, vel, não sendo corrosiva (em relação ao aço a o carbono), nem incrustante (em relação ao carbonato de cálcio). c Entretanto, deve ser considerado que o índice de estabilidade varia com a temperatura ao longo do sistema. A tendência mais atual é a de se operar com um índice de estabilidade levemente incrustante, em relação ao carbonato de cálcio c (reduzindo a taxa de corrosão), empregando agentes dispersantes e inibidores da forma rmação de depósitos eficazes.

53 REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO CÁLCULO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO IDEAL (x) log x = [12,1 3,5 log (C ALC ) R 2,0 log (C Ca ) R ] / 5,5 (C ALC ) R e (C ca ) R são, respectivamente, a alcalinidade e a concentração de cálcio c na água de reposição, expressas em ppm CaCO 3. Exemplos: 1) (C ALC ) R = (C Ca ) R = 20 ppm CaCO 3 x = 8,0 2) (C ALC ) R = 200 ppm CaCO 3 ; (C Ca ) R = 150 ppm CaCO 3 x = 1,0

54 REÚSO DE ÁGUAS EM TORRES DE RESFRIAMENTO A operação com ciclo de concentração máximo, m observados os limites citados, minimiza o consumo de água de reposição. A operação em ciclo mais alto pode ser conseguida com auxílio de acidificação controlada. O emprego de reúso direto bruto deve ser analisado com o devido cuidado, principalmente quando a água residuária ria provém m de tratamento secundário de uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE). Podem ocorrer sérios s danos de ordem operacional e ambiental, além m da necessidade de maior consumo de produtos de tratamento.

55 REÚSO DE ÁGUAS EM TORRES DE RESFRIAMENTO A A utilização de reúso com regeneração dependerá fundamentalmente da disponibilidade e qualidade da(s) água(s) residuária(s) ria(s) escolhida(s) para que o tratamento não se torne economicamente pouco viável. vel. A água de descarga de caldeiras de alta pressão pode ser uma opção para aproveitamento na reposição de torres de resfriamento. Uma alternativa interessante, é a do armazenamento e utilização de águas das chuvas, após s pré-tratamento, como reforço o da reposição, em regiões com elevado índice de precipitação pluviométrica.

56 REÚSO DE ÁGUAS EM TORRES DE RESFRIAMENTO A fixação de limites para determinação do ciclo de concentração, nos moldes dos adotados para água de caldeira (ASME, ABMA), seria um passo importante no sentido da obtenção de um melhor balizamento quanto ao reúso de água nas torres de resfriamento.

57 FRAÇÃO DE REÚSO (F) Torres Outros 50 F = 60/100 = 60%

58 REÚSO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA CONCLUSÕES É muito pouco provável que uma indústria alcance uma fração de reúso direto igual a 100%. As correntes a serem empregadas para reúso direto devem ser criteriosamente avaliadas para que não ocorram prejuízos técnicos, econômicos e/ou ambientais como consequência de reaproveitamentos inadequados.

59 REÚSO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA ESTUDO DE CASO Os sistemas de resfriamento abertos com recirculação (SRAR s) de água, cujos trocadores de calor evaporativos são torres de resfriamento, operam com ciclo de concentração igual a 6,0 e uma vazão total de reposição igual a 30,0 m 3 / h, utilizando água industrial, proveniente de uma Estação de Tratamento de Água (ETA), como fonte de reposição para esses sistemas. Deseja-se estudar a possibilidade de reúso nos SRAR s s do efluente proveniente do tratamento secundário de uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) cuja vazão é igual a 50,0 m 3 / h.

60 REÚSO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA PARÂMETRO ÁGUA (ETA) ÁGUA (ETE) ph 7,0 8,0 Alcalinidade T Cálcio Cloreto Sulfato Sílica Sólidos dissolvidos 40,0 ppm CaCO ppm CaCO 3 20,0 ppm CaCO ppm CaCO 3 15,0 ppm Cl 400 ppm Cl 12,8 ppm SO 4 64,0 ppm SO 4 10,0 ppm SiO 2 45,0 ppm SiO ppm 2500 ppm Sólidos em suspensão zero 40,0 ppm DBO DQO zero 40,0 mg (O 2 ) / L zero 200 mg (O 2 ) / L

61 OPERAÇÃO SEM REÚSO Sílica x máx = (180 / 10) = 18 CÁLCULO DOS CICLOS DE CONCENTRAÇÃO Sulfato de cálcio c x máx = [480 / (20 x 12,8) 1/2 ] = 30 Ciclo ideal log x = [(12,1 3,5 log 40 2,0 log 20) / 5,5] log x = 0,71 x = 5,1 Como x = 6,0, o sistema opera com a água de circulação apresentando tendência levemente incrustante (contornável com emprego de agentes inibidores da formação de depósitos). A vazão de reposição é igual a 30 m 3 / h e consumo de produtos de tratamento seria igual a 0,40 kg / h.

62 REÚSO BRUTO TOTAL CÁLCULO DOS CICLOS DE CONCENTRAÇÃO Sílica x máx = (180 / 45) = 4,0 Sulfato de cálcio c x máx = [(480 / (100 x 64)] = 6,0 Ciclo ideal log x = [(12,1 3,5 log 400 2,0 log 200) / 5,5] = -0,29 x = 0,51 (resultado incompatível: x < 1)

63 REÚSO BRUTO TOTAL COMENTÁRIOS ADICIONAIS Concentrações de cloreto, sólidos s dissolvidos e sólidos s em suspensão muito elevadas risco de corrosão e de formação de depósitos localizados em regiões em que a vazão de água ocorre com baixa velocidade de fluxo. Concentrações elevadas de matéria orgânica (DQO e DBO) risco de formação de depósitos sedimentares e de desenvolvimento microbiano acentuado. CONCLUSÃO Reúso bruto total impraticável do ponto de vista técnicot cnico-operacional. operacional.

64 REÚSO BRUTO PARCIAL Mistura das águas da ETA (p) e da ETE (1 p), onde 0 < p < 1, para formação da corrente de reposição. Determinação da composição da corrente de reposição para os diversos valores de p. Determinação do ciclo ideal de concentração para os diversos valores de p. A tabela seguinte apresenta a composição da corrente de reposição para p = 0,8.

65 REÚSO BRUTO PARCIAL PARÂMETRO ÁGUA DE REPOSIÇÃO (p = 0,8) ph (estimado) 7,6 Alcalinidade T (estimada) Cálcio Cloreto Sulfato Sílica Sólidos dissolvidos Sólidos em suspensão 112 ppm CaCO 3 36,0 ppm CaCO 3 92,0 ppm Cl 23,0 ppm SO 4 17,0 ppm SiO ppm 8,0 ppm DBO (estimada) 8,0 mg (O 2 ) / L DQO (estimada) 40,0 mg (O 2 ) / L

66 REÚSO BRUTO PARCIAL Ciclo de concentração ideal para p = 0,8: log x = [(12,1 3,5 log 112 2,0 log 36) / 5,5] log x = 0,33 x = 2,1 Vazão de reposição = 50 m 3 / h, consumindo mais água de reposição da ETA (0,8 x 50 = 40 m 3 / h) do que na hipótese de não emprego de reúso (30 m 3 / h). Consumo de produtos de tratamento (estimado): 2,0 kg / h. CONCLUSÃO Reúso bruto parcial inviável vel do ponto de vista econômico

67 REÚSO COM REGENERAÇÃO PARÂMETRO ÁGUA (ETE) ph 8,0 Alcalinidade T Cálcio Cloreto Sulfato Sílica Sólidos dissolvidos Sólidos em suspensão 400 ppm CaCO ppm CaCO ppm Cl 64,0 ppm SO 4 45,0 ppm SiO ppm 40,0 ppm DBO 40,0 mg (O 2 ) / L DQO 200 mg (O 2 ) / L

68 REÚSO COM REGENERAÇÃO ETAPAS DO PROCESSO DE REGENERAÇÃO OXIDAÇÃO (TOTAL) O efluente deverá ser oxidado para lançamento amento no corpo receptor: Carga (DQO) = 0,200 kg / m m 3 / h. 24 h / d = 240 kg / d, onde: 240 kg / d > 5,0 kg / d (DZ 205 R.6) Carga (DBO) = 0,040 kg / m m 3 / h. 24 h / d = 48 kg / d, onde: 10 < 48 < 100 remoção de 70% da DBO (DZ 205 R.6) (DBO / DQO) = 40 / 200 = 0,20 oxidação química

69 REÚSO COM REGENERAÇÃO ETAPAS DO PROCESSO DE REGENERAÇÃO OXIDAÇÃO QUÍMICA (TOTAL) Provável vel emprego de processo oxidativo avançado ado (POA), geradores de radicais livres hidroxila (.OH), dependendo da natureza da matéria orgânica presente.

70 REÚSO COM REGENERAÇÃO ETAPAS DO PROCESSO DE REGENERAÇÃO (TOTAL OU PARCIAL) CLARIFICAÇÃO CONVENCIONAL Remoção de sólidos s em suspensão do efluente e dos eventualmente produzidos na etapa de oxidação. FILTRAÇÃO EM LEITO GRANULADO (AREIA) Remoção fina de sólidos s em suspensão. MICROFILTRAÇÃO Remoção de partículas dispersas coloidais e microrganismos com faixa de tamanho de 50 a nm para proteção da membrana de tratamento posterior (exemplo: osmose reversa).

71 REÚSO COM REGENERAÇÃO ETAPAS DO PROCESSO DE REGENERAÇÃO (TOTAL OU PARCIAL) OSMOSE REVERSA Fator de separação: sorção ão-difusão. Faixa de pressão: 7,0 a 60,0 atm. Consumo de energia: 8,0 kwh / m 3. Membrana: poliamida (faixa de ph: 4 11). Produto final: água desmineralizada (praticamente sem íons salinos).

72 REÚSO COM REGENERAÇÃO PARCIAL Mistura de águas da ETA (80%) e desmineralizada (20%), proveniente de regeneração parcial do efluente da ETA (oxidação química, clarificação convencional, filtrações e osmose reversa). Determinação da composição da corrente de reposição. Determinação do ciclo de concentração ideal.

73 REÚSO COM REGENERAÇÃO PARCIAL PARÂMETRO ÁGUA (ETA (80%) + DM (20%)) ph (estimado) 6,8 Alcalinidade T (estimada) Cálcio Cloreto Sulfato Sílica Sólidos dissolvidos Sólidos em suspensão DBO DQO 32,0 ppm CaCO 3 16,0 ppm CaCO 3 12,0 ppm Cl 10,2 ppm SO 4 8,0 ppm SiO ppm zero zero zero

74 REÚSO COM REGENERAÇÃO PARCIAL Ciclo de concentração ideal: log x = [(12,1 3,5 log 32 2,0 log 16) / 5,5)] log x = 0,80 x = 6,4 O sistema poderá operar com x = 7,0 (com água em tendência levemente incrustante, desde que sejam empregados agentes inibidores da forma rmação de depósitos). Vazão de reposição: 29,2 m 3 / h (23,3 m 3 / h da ETA + 5,9 m 3 / h da ETE (regenerada)). Consumo de produtos de tratamento: 0,33 kg / h.

75 REÚSO COM REGENERAÇÃO PARCIAL Economia de água de reposição (2,5%), de água da ETA (22%) e redução do efluente lançado ado no corpo receptor (12%). Economia no consumo de produtos de tratamento de água (17%). Devem ser bem avaliados os custos de implantação e manutenção do sistema de regeneração, bem como a possibilidade de aumento da vazão de água de reúso.

76 Parâmetro p = 1,0 p = 0,8 p = 0,6 p = 0,4 p = 0,2 Alcalinidade (ppm CaCO 3 ) ,0 Cálcio (ppm CaCO 3 ) ,0 4,0 Cloreto (ppm Cl - ) ,0 6,0 3,0 Sulfato (ppm SO 2-4 ) 13 10,4 7,8 5,2 2,6 Sílica (ppm SiO 2 ) 10 8,0 6,0 4,0 2,0 SD (ppm) SS (ppm) DBO (mg O 2 L -1 ) DQO (mg O 2 L -1 ) ph eq 6,9 6,8 6,6 6,3 5,9 X (teórico) X (SiO 2 ) > 10 > 10 > 10 > 10 > 10 X (CaSO 4 ) > 10 > 10 > 10 > 10 > 10 X (Cl - ) > 10 > 10 > 10 > 10 > 10 X (ideal) 5,1 6,6 8,9 > 10 > 10 R (m 3 h -1 ) 31,1 29,5 28, d (kg h -1 ) 0,40 0,36 0,

77 Obrigado, pela audiência e pela paciência! Reúse com moderação!

78 Cesar Pereira (24)