TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS POR MEMBRANAS 1 Eng. Walter Plácido
Bacteriológicas Considerações Custos Químicas e volumétricas Eficácia (disponibilidade e rendimento) Nível da tecnologia
SISTEMAS MEMBRANARES Processos de separação, concentração e tratamento físico de substâncias liquidas e gasosas Normalmente sem alteração do estado químico ou biológico Necessita a membrana e energia elétrica Inicio do desenvolvimento durante a década de 1960 para produção de água potável Primeira aplicações relatadas da microfiltração 1845 (schoenbein) com nitrocelulose para diálise Tecnologia consolidada na atualidade
Principais processos de membranas Processo Mecanismo de separação Aplicação Microfiltração Efeito Peneira Separação de partículas Ultrafiltração Efeito Peneira Separar, Concentrar, Fracionar - SST Nanofiltração Osmose Inversa Eletrodiálise Permeação de Gas e Vapor Efeito Peneira & Modelo de Solução/Difusão Separar, Concentrar, Fracionar Macro moléculas Modelo de Solução/Difusão Concentrar, Purificar Diferença de potencial, Membrana assimétrica Separar iões de soluções aquosas Modelo de Solução/Difusão Separação de gases e/ou vapores Pervaporação Modelo de Solução/Difusão Evaporação/Destilação Permeado = Vapor
Partículas e Pressões Processo Tamanho das partículas retidas Pressão típica transmembranal Microfiltração MF Ultrafiltração UF Nanofiltração NF Osmose Inversa OI 0,1-1 μm (= 10-7 -10-6 m) Partículas em suspensão, Bactérias 20 1000 Å (= 2x10-9 -10-7 m) Partículas coloidais, Vírus, Grandes moléculas orgânicas (Peso molecular 1000-100.000) 1 ηm = 10 Å (=10-9 m) Peso molecular > 300 Sais bivalentes 90-98% Sais monovalentes 20-80% < 10 Å (<10-9 m) Peso molecular >100 Sais dissolvidos 95 - >99% 1-3 bar 1-10 bar 3,5-25 bar 80 bar a 120 bar (dessalinização)
Princípios de Filtração Feed Afluente Feed Concentrado Membrana Filtrado Dead-End Permeado Cross Flow Espessura da Camada Caudal Permeado Caudal Filtrado Espessura da Camada t t Tecnologia de membranas
Qualidade da água disponível para a purificação Considerações sobre a aplicação de membranas para a reutilização Utilização da água purificada (Industria, rega, aproveitamento in situ ) Qualidade da água disponível para purificação Utilização da água tratada na indústria, rega ou aproveitamento in situ Integração em sistemas existentes
Fatores limitantes para processos de membranas Danificação das membranas Colmatação das membranas - FOULING Redução da eficiência do processo Ph ácidos, bases Oxidantes (por ex. Cloro livre, oxigênio livre) Solventes orgânicos Bactérias Temperatura alta Partículas Coloidais orgânicas e inorgânicas Biológicas (Microrganismos) Óxidos de metais (Fe,Mn) Scaling (precipitação de sais insolúveis - Ks): CaSO 4 CaCO 3 CaF 2 BaSO 4 SiO 2 SrSO 4 Mg(OH) 2 Pressão osmótica do líquido a tratar Viscosidade Temperatura
Tipos de módulos 1 Tubular e Planas Módulo de disco ou módulo plano Módulo tubular (>0,005m)
Tipos de módulos 2 Módulo Espiral Fluxo num módulo espiral
Tipos de Módulos 3 Módulo Capilar (< 0,005m) Fibras Ocas (< 10-5 m) Módulo capilar Camada ativa normalmente interior Módulo Fibras ocas Camada ativa interior (100bar) /exterior (15bar)
Sistemas de UF para Águas Residuais Fluxo exterior interior Turbulência ar Tecnologia comprimido, de Rotação, membranas Caudal de passagem
Purificação de Águas Resíduais por Membranas C-MEM para Reúso
Instalação em Container ou em Lagoa
Vantagens do tratamento terciário de águas residuais em comparação com a dessalinização em grande escala Menos: Consumo de energia (fator 3-4) Pegada de carbono (fator 3-4) Não há descargas de concentrados no ambiente marinho Utilização de químicos é significativamente mais reduzida Aspiração de vida marinha é evitada
Pequenos sistemas de membranas para Dessalinização ou Purificação de Águas com Alta Mobilidade Tecnologia mais simples e robusta possível Vazão e pressão dependem da salinidade Características: Tipo 100 L / h Max 65 bar 50.000 ppm Qualidade OMS
Sistemas compactos para tratamento de chorume por Osmose Reversa
Sistemas compactos para tratamento de chorume por Osmose Reversa
Referencias AST no Brasil em sistemas OR São Gonçalo/RJ DADOS TÉCNICOS Vazão Tipo tratamento Início da Operação 120 m 3 /dia Osmose Inversa em 3 etapas Desgaseificação do Permeado 2014
Referencias AST no Brasil em sistemas OR Nova Friburgo/RJ DADOS TÉCNICOS Vazão Tipo tratamento Início da Operação 30 m 3 /dia Osmose Inversa em 2 etapas Desgaseificação do Permeado 2015
Referencias AST no Brasil em sistemas OR Pilar/AL DADOS TÉCNICOS Vazão Tipo tratamento Início da Operação 200 m 3 /dia Osmose Inversa em 3 etapas Desgaseificação do Permeado 2018
Referencias AST no Brasil em sistemas OR Campos/RJ DADOS TÉCNICOS Vazão Tipo tratamento Início da Operação 60 m 3 /dia Osmose Inversa em 3 etapas Desgaseificação do Permeado 2016
Referencias no Brasil em sistemas OR Macaúbas/MG DADOS TÉCNICOS Vazão Tipo tratamento Início da Operação 200 m 3 /dia Osmose Inversa em 3 etapas Desgaseificação do Permeado 2016
Elementos principais em sistemas de dessalinização e tratamento de chorume Bombas de Alta Pressão Válvulas de Regulação
Elementos principais em sistemas de dessalinização e tratamento de chorume Tubos de pressão Membranas
Elementos principais em sistemas de dessalinização e tratamento de chorume Filtros e Acessórios Instrumentação
Sistemas Membranares Vantagens Capacidade de atender os padrões mais rígidos de qualidade da água tratada Baixos CAPEX/OPEX Simplicidade operacional, sistemas automatizados e com controle remoto Tecnologias consolidadas Exige pouca área, unidades compactas e móveis Separação física dos poluentes, suporta alterações na composição do lixiviado Vida útil prolongada dos equipamento e sistemas Desvantagens Gerenciamento do rejeito do processo O concentrado
Obrigado Walter Plácido