Pré-tratamento de água de purga de torre para o processo de osmose inversa

Transcrição

1 X Workshop sobre Gestão e Reúso de Água na Indústria Prétratamento de água de Fabiana Valéria da Fonseca (Escola de QuímicaUFRJ) R.Suhett; V.M.J. Santiago; Bispo, D.; C.P. Borges 1

2 Características da Purga de Torre x Reúso ü Turbidez ü Sólidos suspensos e coloidais ü Sólidos dissolvidos Purga Tratamento com membranas ü Fouling ü Queda no fluxo de permeado ü Aumento do número de limpezas químicas 2

3 Tratamento da Purga de Torre 3

4 Tratamento da Purga de Torre Coagulação/Floculação Sistema coloidal estável Camada rígida Camada difusa Diâmetro das partículas muito pequeno (< 1µm ) Carga superficial prevalece a sua densidade Forças de repulsão > Forças de atração Meio Aquoso Cargas N+ N Partícula Objetivo Desestabilização do sistema coloidal; Redução ou neutralização da carga superficial. Adição de coagulantes e polímeros 4

5 Objetivos Avaliar o processo de coagulação/ floculação no prétratamento da água de purga de torre de resfriamento visando à remoção de partículas causadoras de incrustração membranas 5

6 Testes em escala de bancada Coagulação/ floculação (Jar test) Filtração em areia Filtração em membrana (SDI) 1min mistura rápida 1 min mistura lenta 6 min sedimentação Vazão = 65mL/min Altura do leito= 6cm Membrana = nitrato celulose,45µm Pressão= 3psi Análises: Turbidez MFI SDI

7 SDI Silt density index FILTRAÇÃO FRONTAL DEAD END FILTRATION Volume T t ΔV ΔV Δt 1 Δt 2 TEMPO SDI = (1 t 1 t 2 ) 1 T t [% min 1 ]

8 MFI Modified Fouling Index t V = a + MFI. V MFI= µ.α.ρ.c.v 2A 2 ΔP t/v (s/ml) MFI V (ml) 8

9 Metodologia Experimental Coagulante: PAC (Poli Aluminium Chloride) Polímeros Aniônicos: A1, A2, A3 Polímeros Catiônicos: C1, C2, C3, C4 9

10 RESULTADOS 1

11 Resultados TURBIDEZ APÓS FÍSICOQUÍMICO Turbidez (NTU) ,8 Purga Bruta PAC PAC + + A1 Magnafloc 4,68 4,68 4,12 PAC PAC + Kurifloc + PAC PAC + Polifloc + A2 A Polímeros Aniônicos 1,4 1 PAC: 2 Polímero: 2 Polímeros Catiônicos Turbidez (NTU) ,6 Bruto 2,1 2,4 2,2 PAC + PAC C1 PAC PAC + + C2 Nalco PAC PAC + C3 + PAC PAC + + C4 Superfloc C494 Superfloc C496

12 Resultados TURBIDEZ APÓS FILTRO DE AREIA 1 8 7,8 Polímeros Aniônicos Turbidez (NTU) ,5 Purga Bruta PAC + Magnafloc A1 2,76 2,2 PAC PAC + Kurifloc + PAC PAC + Polifloc + A2 A3 1 PAC: 2 Polímero: 2 1 1,4 Polímeros Catiônicos Turbidez (NTU) Bruto 1,47,71,88,9 PAC + Nalco C1 PAC+ Praestol + C2 PAC PAC + Superfloc + C3 PAC PAC + Superfloc + C4 811 C494 C496

13 Resultados Testes com polímeros catiônicos (sem adição de PAC) após físicoquímico 18 16, ,46 9,44 1,35 12,16 8 8,34 7,5 1,25 11,15 6,23 8,43 8,2 Bruto 4 2 C 1 2 C 1 3 C 1 4 C 2 2 C 2 3 C 2 4 C 3 2 C 3 3 C 3 4 C 4 2 C 4 3 C

14 Resultados Testes com polímeros catiônicos (sem adição de PAC) após filtro de areia 14 12, Turbidez (NTU) Bruto 2,43,53,83 1,15,92,76,665 1,55 1,48,72,73,645 C 1 2 C 1 3 C 1 4 C 2 2 C 2 3 C 2 4 C 3 2 C 3 3 C 3 4 C 4 2 C 4 3 C

15 Resultados Curva de decaimento: Purga Bruta t/v (s/ml) t V = a + MFI. V MFI= µ.α.ρ.c.v 2A 2 ΔP Volume (ml) Volume (ml) Tempo (s)

16 Resultados Polímeros Aniônicos: Curvas de Decaimento PAC: 2 Polímero: 2 t/v (s/ml) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1, Volume (ml) Bruto PAC + A1 PAC + A2 PAC + A3 Ensaio Purga Bruta PAC + A1 PAC + A2 PAC + A3 Inclinação (MFI),15,11,11,1 Polímeros Catiônicos: Curvas de Decaimento 4 Ensaio Inclinação (MFI) t/v (s/ml) 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 PAC + C4 PAC sem polímero PAC + C1 PAC + C3 Efluente Bruto Purga Bruta PAC sem polímero PAC + C1 PAC + C3 C494 PAC + C4 C496,1,16,1 2E 6 9E 5 Volume (ml)

17 Resultados 4 3,5 3 Curva de decaimento PAC + Polimero Cationico PAC + Polimero Aniônico t/v (s/ml) 2,5 2 1,5 1 t/v =,117 V +,74 t/v = 2E6 V +,4647 PAC: 2 Polímero: 2, Volume (ml) Polímero Catiônico Volume (ml) Tempo (s) Polímero Aniônico Volume (ml) Tempo (s)

18 Resultados Testes apenas com polímeros (sem adição de PAC),3,25 C1 (2),8 C2 (2) t/v(s/ml),2,15,1,5 y = 6E5x +,1779 t/v(s/ml),6,4,2 y =,1x +, Volume (ml) Volume (ml) t/v(s/ml),5,4,3,2,1 C3 C494 (2) y = 8E7x +, Volume (ml) t/v(s/ml),8,7,6,5,4,3,2,1 C4 C496 (2) y = 7E5x +, Volume (ml)

19 Resultados Testes apenas com PAC t/v(s/ml) 2,5 2 1,5 1,5 PAC: Volume (ml) PAC: 3 t/v (s/ml) 2,5 2 1,5 1, Volume (ml)

20 Resultados SDI APÓS FÍSICOQUÍMICO 25 SDI após 5min 2 19, ,42 PAC sem polímero PAC + C1 SDI PAC + C3 C ,28 7,84 9,63 PAC + C4 C496 Efluente Bruto 5 1 PAC: 2 Polímero: 2 2

21 Resultados SDI Ensaio SDI (5min) Purga Bruta 19,33 Permeado (Purga Bruta + Microfiltração) 16,32 Clarificado 1 (Purga Tratada com coagulação/ floculação + Filtro de areia) Permeado (Purga Tratada com coagulação/ floculação 1 + Microfiltração) 7,84,1 1 PAC: 2 Polímero catiônico: 2 21

22 Resultados SDI Purga Tratada com clarificação * + Microfiltração Tempo para filtrar os primeiros 1 ml: t1= 27 s 5 minutos de filtração Após: Tempo para filtrar 1 ml : t2= 27s SDI 5 = * PAC 2 e Polímero catiônico 2 Vazão (ml/s) Tempo (s) 2, , , , , , , , ,16 231

23 Próximas Etapas Testes na unidade piloto 23

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25 Comentários Finais ü A coagulação/floculação foi efetiva na clarificação e redução do MFI da purga de torre, podendo ser utilizada com prétratamento da MF; ü Polímeros catiônicos usados para tratamento físicoquímico foram mais favoráveis à redução dos compostos causadores de incrustração em membranas de MF; ü A combinação físicoquímico e MF reduziu completamente o SDI da purga de torre de resfriamento. 25

26 Obrigada 26