Tecnologias para Reúso da Água

Transcrição

1 2º Seminário de Produção e Consumo Sustentável Boas Práticas Ambientais Tecnologias para Reúso da Água José Carlos Mierzwa 29 de junho de 2009 CIRRA / IRCWR

2 A MISSÃO DO CIRRA Desenvolvimento de estudos sobre otimização do uso e reúso da água: Atividades industriais; Atividades urbanas. Apoio institucional para elaboração de planos, programas e diretrizes para o reúso da água; Realização de ensaios de tratabilidade de água e efluentes; Pesquisas; Capacitação.

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4 Infra-estrutura CIRRA / IRCWR laboratorial Localizado no Campus da Cidade Universitária, junto ao Centro Tecnológico de Hidráulica; Unidades piloto; Equipamentos para ensaios de bancada.

5 Desenvolvimento de Manuais e elaboração de normas FIESP São Paulo; Sinduscon; FIERJ; Vale; Norma ABNT Água de Chuva.

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7 Fatores que induzem a prática de reúso? Grandes aglomerados urbanos; Disputa por uma quantidade limitada e, cada vez mais, escassa de água pelos diversos segmentos da sociedade; Aprimoramento da legislação sobre recursos hídricos; Gestão integrada e participativa; Água recurso natural dotado de valor econômico; Conceito do Usuário Pagador.

8 O que Fazer? Quais os instrumentos de que dispomos? Uso racional da água; Reúso. Como estes instrumentos estão relacionados? A busca pelo uso racional da água resulta em benefícios que vão desde a geração, até o tratamento dos efluentes; A prática de Reúso também pode resultar em benefícios, porém pode ser limitada.

9 Implantação da Prática de Reúso Que tipo de reúso se pretende implantar: Reúso direto de efluentes uso de efluentes originados em um processo, diretamente em outro (reúso em cascata); Reúso de efluentes tratados utilização de efluentes que foram submetidos a um processo de tratamento. No caso do reúso de efluentes tratados existe ainda a opção do reúso com tratamento complementar.

10 Água Efluentes Matérias-primas e Insumos Processo Industrial Produto Energia Resíduos Representação Simplificada de um Sistema Produtivo

11 Como atuar no sistema?

12 Processo A Processo B Processo C Atividade A1 Água Bruta Evaporação (m 3 /h) Atividade A2 Água (m 3 /h) Atividade A3 Efluente (m 3 /h) Atividade B1 Água (m 3 /h) Atividade C Atividade A4 Ativade B2 Efluente (m 3 /h) Água de Lavagem (m 3 /h) Água Uso Estação de (m 3 /h) Doméstico Tratamento Efluente Tratado (m 3 /h) Meio Ambinete Diagrama de blocos para indicação dos fluxos de água e efluentes em uma unidade industrial.

13 Reúso em cascata ou reúso parcial

14 Spray Ball Vazão de Lavagem (Qe) Condutividade (Ce) Água de Lavagem Acúmulo (V) Vazão de Drenagem (Qs) Condutividade (C(t)) Drenagem Estação de Tratamento de Efluentes Representação do processo de lavagem de reatores e tanques

15 Tempo de Lavagem (minutos) Qualidade do efluente da lavagem Concentração do Contaminante no Efluente do Reator (unidades) Volume de Efluente Acumulado no Tanque de Reúso (litros) Concentração do Contaminant e no Tanque de Reúso (unidades) , , , , , , , , , , , , , ,9 Dados para simulação: Tempo total de lavagem = 30 minutos Tempo de detenção hidráulico = 3 minutos Vazão de água de lavagem = 50 L/minuto Concentração do contaminante na água de lavagem do reator = 40 unidades Concentração do contaminante no início da operação de lavagem = 3000 unidades

16 S AE AE Reator ou Tanque de Preparo Spray Ball M Legenda: QLAV; CLAV AE - Condutivímetro. T - Temporizador. S - Válvula Solenóide. V A - Volume de Acúmulo no Reator. C R - Concentração do Contaminante no Reator (Início da lavagem). V 2 - Volume Acumulado no Tanque de Reúso. C F - Concentração do Contaminante na Água para Reúso. Água de Lavagem T Q EFL ; C EFL V A ; C R Tanque de Água para Reúso Para a Estação de Tratamento de Efluentes HS V 2 ; C F Processo de Lavagem Modificado

17 Tempo de Lavagem (minutos) Qualidade da água de reúso com descarte parcial do efluente Concentração do Contaminante no Efluente do Reator (unidades) Volume de Efluente Acumulado no Tanque de Reúso (litros) Concentração do Contaminante no Tanque de Reúso (unidades) 5 599, , , , , , , , , , , ,04 Dados para simulação: Mesmos que os utilizados na simulação anterior. Tempo em que o efluente é descartado após o início da lavagem = 5 minutos

18 Reúso de água a partir de efluentes tratados Pode ser viabilizada por meio de duas formas: Reúso direto do efluente tratado: Encaminhamento do efluente nas condições que se encontra, para o reservatório de distribuição; Reúso com tratamento adicional: Tratamento adicional do efluente tratado, visando a remoção de algum contaminante específico; O reúso com tratamento adicional pode evoluir para o conceito de descarga zero de efluentes.

19 Elementos Necessários para a Avaliação do Potencial de Reúso Conhecimento das atividades desenvolvidas; Características da água utilizada no processo e dos efluentes tratados; Identificação dos requisitos mínimos de qualidade para a água a ser utilizada em cada atividade; Determinação da carga de contaminantes incorporada nos processos; Com a prática do reúso há aumento na concentração dos contaminantes.

20 Produto Insumos Água Processo Efluentes Reúso

21 Arranjo do sistema com reúso Carga de contaminantes Água Processo Estação de Tratamento Efluente Descartado Reúso C C R e = C = C A A + + % R* C arg a Q (1 % R) C arg a Q (1 % R) A A

22 Resultados do Balanço de Massa % R Q'A (m 3 /h) QR (m 3 /h) CR (mg/l) QD (m 3 /h) CE (mg/l) 0 100,00 0,00 40,00 100,00 350,00 0,05 95,00 5,00 56,32 95,00 366,32 0,10 90,00 10,00 74,44 90,00 384,44 0,15 85,00 15,00 94,71 85,00 404,71 0,20 80,00 20,00 117,50 80,00 427,50 0,25 75,00 25,00 143,33 75,00 453,33 0,30 70,00 30,00 172,86 70,00 482,86 0,35 65,00 35,00 206,92 65,00 516,92 0,40 60,00 40,00 246,67 60,00 556,67 0,45 55,00 45,00 293,64 55,00 603,64 0,50 50,00 50,00 350,00 50,00 660,00 0,60 40,00 60,00 505,00 40,00 815,00 0,70 30,00 70,00 763,33 30, ,33 0,80 20,00 80, ,00 20, ,00 0,90 10,00 90, ,00 10, ,00 0,95 5,00 95, ,00 5, ,00

23 Estudos e projetos CIRRA / IRCWR desenvolvidos Kodak Brasileira; INA; EBF Vaz; Brasmetal; Givaudan; Ipiranga; Veolia; Vale. Duratex; Copebras; AMBEV; Aeroporto de Guarulhos; SESC; SETIN; Valville; Braskem.

24 Givaudan Estudo para otimização do uso e reúso da água; Consumo principal para operações de limpeza; Avaliação dos processos e identificação de oportunidades.

25 Estimativas das vazões de água consumida nos setores considerados PROCESSOS Setores consumidores Demanda de água (m³/dia) Lavagem dos tanques e equipamentos fixos 76,00 Lavagem de tanques móveis 11,68 Lavadores de gases 1,50 Laboratório - lavadoras de roupas 0,20 USOS GERAIS Irrigação de áreas permeáveis 1,92 Vasos sanitários 7,83 Lavagem de pisos 0,21 TOTAL 99,34

26 Vazões associadas às otimizações propostas Sanitários Áreas irrigáveis Local Sistema de secagem. Equipamento a ser substituído ou implantado Vasos sanitários com cx acoplada Aspersores ou esguichos Redução do tempo de enxágüe Reduções (%) Volume diário (m 3 ) 50 3, , ,68 Reservatório de Emulsão Spray ball 70 7,00 Tanques de mistura de matérias primas Tanques móveis (fragrâncias) Tanques móveis (aromas) Spray ball 70 7,00 Conjunto esguicho bomba Conjunto esguicho bomba 30 6,60 1,58 Redução em relação à demanda total 39 48,93

27 Custos das opções de otimização do uso da água Local Equipamento a ser substituído ou implantado Custo unitário (R$) Quant. Custo Total Sanitários Vasos sanitários com caixa acoplada ,00 Áreas Irrigáveis Aspersores ou esguichos ,00 Reservatório de Emulsão Spray ball ,00 Tanques de mistura de matérias primas CIP da Secagem de Emulsões Tanques móveis (fragrâncias) Tanques móveis (aromas) Spray ball ,00 Conjunto esguicho bomba Conjunto esguicho bomba , ,00 TOTAL ,00

28 Período de retorno do investimento em conservação Custo médio do m 3 de água R$ 4,38; Custo médio do m 3 de efluente R$ 6,20; Redução na demanda de água 48,93 m 3 /dia; Redução no volume de esgoto 47,78 m 3 /dia, Redução de gastos com água e esgotos R$ 510,55/dia Tempo para recuperar o investimento 48 dias; Não foi considerada a redução no consumo de energia.

29 Aeroporto de Guarulhos Ampliação da capacidade do aeroporto; Construção do TPS nº 3; Demandas previstas para fins não potáveis Área Consumo Previsto (L/d) Sistema de Ar Condicionado (Torres de Resfriamento) Lavagem de Pisos Lavagem de Aeronaves Irrigação de Áreas Verdes Descargas em Vasos Sanitários e Mictórios Total

30 Aeroporto de Guarulhos Geração de esgotos TPS s 1, 2 e 3: Volume diário: 6.437,21 m 3 ; Concentração de SDT: 270 mg/l. Sistema complementar de tratamento: Físico-químico.

31 Resultados do Balanço de Massa Reciclo (% Uso Não Potável) V reuso (L/d) V poço (L/d) V descarte (L/d) C reúso (mg/l) C esgoto (mg/l) C esgoto Calculada (mg/l) Redução do Volume de Água Captada para o TPS-3 (%) 0% ,0% 10% ,0% 20% ,0% 30% ,1% 40% ,1% 50% ,1% 60% ,1% 70% ,2% 80% ,2% 90% ,2% 100% ,2% Foi considerado como uso limitante a reposição na torre de resfriamento

32 Observações No programa de reúso proposto o uso limitante foi a reposição em sistema de resfriamento (SDT < 300 mg/l); Se fosse admitida uma concentração de SDT de até 500 mg/l, o potencial de reúso seria muito superior; Para o aumento do limite de SDT na torre seria necessário recalcular a purga do sistema.

33 Conclusões É necessário empenho no desenvolvimento de estudos e programas para otimização e reúso de água; Resultados obtidos demonstram o potencial de aplicação das propostas desenvolvidas; A parceria entre a Universidade e o setor produtivo conduz a ganhos para ambos os setores.

34 CIRRA / IRCWR Obrigado pela atenção!