Avaliação de tecnologias visando ao reuso de efluentes
Nº 14 • Novembro• 2004
Caro leitor,
A planta-piloto da tecnologia de
Biorreator a Membrana (MBR) –
Empresa
Kubota
está
sendo
avaliada
na
REGAP
desde
outubro/03, como uma alternativa
aos
processos
biológicos
tradicionalmente empregados nas
refinarias, e a ser aplicado em
novas unidades de tratamento ou
ampliações de sistemas existentes.
Esta é uma das tecnologias em
pleno crescimento, estimulada pela
demanda
de
processos
de
tratamento que fornecem uma água
de alta qualidade para o reuso e
novas exigências ambientais.
A
responsável
pelo
acompanhamento e avaliação dos
resultados é Ana Paula Tôrres
(Químico de Petróleo Pleno).
e-mail: [email protected]
Tel: 21-3865-7120.
Equipe
CENPES/PDEDS/BTA
Vânia Santiago (coordenação)
Priscilla Florido, Eduardo Sabóia,
Rodrigo Suhett, Ana Paula Torres,
Mara Machado e Adriana Valente.
Fernando Campos e Hudson
Torquato (contratados)
REGAP
Eloisia Coelho, Cláudia Zanette,
Mauro Souza
Abast-Ref/AER
Tsutomo Iwane, Fátima Ferreira
Engenharia
Heleno Almeida, Eduardo Ferreira,
Montserrat Carbonell
SMS corporativo
Antônio Peres
Operação: Fabrício, Kátia, Ângelo,
Flávio, Izabela (contratados)
Clientes participantes:
REVAP: Kayano, Celso Scofield
REPLAN: Tadeu Furlan, Bentaci
LUBNOR: Romino Ayres
Unidade-piloto de MBR - Kubota
O desenvolvimento da tecnologia de biorreatores a
membrana da Kubota é resultado de uma iniciativa do Governo
Japonês em produzir plantas de tratamento de efluentes
compactas e de alto desempenho. A unidade-piloto de biorreator a
membranas (MBR), que utiliza esta tecnologia, foi construída no
país pela Centroprojeckt do Brasil, e possui as seguintes
características.
Configuração: placas planas
Capacidade hidráulica: 0,5-2,0 m3/h
Fluxo: 7 - 28 L/m2 h (0,17-0,68 m3/m2 dia, 4-17 GFD gal / ft2 dia)
Número de placas: 75
Espaçamento entre os painéis: 0,7 mm
Área superficial de cada painel: 0,8 m2
Número de módulos: 1
Área membrana / módulo: 60 m2
Área total membrana: 60 m2
Material: PES
Diâmetro de poro: 0,40 µm
Volume do tanque de aeração: 8 m3
Concentração lodo biológico: 10 a 15 g/L
As fotos do tanque de aeração e do módulo de membranas
são apresentadas nas figuras 1 e 2.
Figura 1 – Tanque de Aeração com membranas
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Efluentes Hídricos: Resultados em P&D • Nº 14• Novembro • 2004
A limpeza das membranas é realizada
através da operação de relaxamento, ou seja,
diariamente a bomba de permeado é desligada e
a vazão de ar é aumentada de 45 m3/h para
60 m3/h por um período de 15 a 30 minutos.
A limpeza de manutenção consiste em
limpeza química com hipoclorito de sódio 0,5% e é
prevista sua realização semestralmente ou
quando a pressão transmembrana (TMP) atingir o
valor limite de 1.000 mm H2O.
Figura 2– Módulo de membranas
A figura 3 mostra a seqüência de tratamento
de um efluente destinado ao reuso empregando
esta tecnologia.
Figura 3– Sistema com tecnologia de biorreator a
membranas
O efluente tratado permeia através das
membranas onde a força motriz é dada pela
pressão
hidrostática
da
coluna
d’água,
normalmente 3,5 metros.
Durante a operação, a membrana torna-se
revestida por uma camada dinâmica de proteínas
e materiais celulares que favorece o aumento da
eficiência de filtração por promover um tamanho
de poro efetivo de 0,01µm, que se situa na faixa
de ultrafiltração.
Altos níveis de compostos incrustantes,
incluindo sais de cálcio e magnésio, podem
aumentar a taxa de obstrução e devem ser
evitados. A incrustação pode ser removida usando
limpeza ácida, tal como ácidos clorídrico ou
cítrico.
O sistema de aeração, além de garantir o
fornecimento de oxigênio para o processo
biológico, também promove um fluxo ascendente
(tangencial), que é essencial para minimizar a
incrustação/obstrução
da
superfície
das
membranas.
Controle do processo
A unidade piloto possui analisadores em
linha de pH, temperatura, oxigênio dissolvido e
sólidos suspensos. O analisador em linha de pH
controla a adição de hidróxido de sódio
(alcalinizante) com setpoint ajustado para 7,5. As
sondas de pH e OD possuem sistemas de limpeza
automáticos com água e ar respectivamente.
O controle de processo visa a proteção das
membranas e o controle do fluxo, e consiste nos
seguintes elementos interligados ao PLC:
Medidores de pressão diferencial: estes
dispositivos estão intertravados com a bomba de
alimentação, para o controle de nível baixo
3,35 m–liga a bomba e nível alto 3,55 m – desliga.
Medidor de fluxo de permeado: este dispositivo
está intertravado com a válvula de controle de
fluxo de permeado de forma a fechá-la quando (i)
o soprador falhar ou a vazão de ar for inferior a
40 Nm3/h, ou (ii) o nível de líquido no tanque de
membranas (biorreator) foi inferior a 2,5 m.
Medidor de pressão de permeado: utilizado para
medir a pressão na tubulação de permeado. Estes
dados são usados para calcular a pressão
transmembrana (∆P (mmH2O) = pressão externa
(altura líquido) – pressão de permeado), sendo um
sinal de alarme enviado ao PLC caso este valor
atinja valor > 1.000 mmH2O.
Medidor de vazão de ar: este dispositivo controla
o soprador de ar, desligando-o quando (i) o nível
de líquido no tanque de membranas estiver < 2,5
metros, ou (ii) se a pressão na tubulação de ar
estiver elevada (> 4 m).
A válvula de drenagem de lodo pode ser
programada para remover o excesso de lodo
biológico do biorreator de modo a controlar a
Idade do Lodo do processo.
A operação desta piloto permitirá determinar
o fluxo normal e máximo, a qualidade do efluente
gerado, avaliar a efetividade do procedimentos de
limpeza e levantar os parâmetros biológicos de
processo.
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