Água – Tratamento ganha reforço tecnológico para recuperar correntes e diminuir custos

Química e Derivados, Água

Falar hoje em tratamento de água industrial pensando apenas em se garantir com fontes de abastecimento convencionais, captando de rios ou poços ou firmando caros contratos com companhias de saneamento, deve em breve ser considerada coisa do passado. Custos altos para tratar os mananciais poluídos, escassez e dificuldades na obtenção de outorgas para novas plantas e ampliações são fatores conhecidos e cada vez mais verdadeiros. Assim como o encarecimento das tarifas cobradas pela água tratada e pelo efluente descartado nas redes públicas.

Nesse panorama, reusar correntes internas nas fábricas, com o emprego de tecnologias mecânicas ou químicas, ou com operações de conservação e reaproveitamento, virou palavra de ordem. Isso vale, em uma primeira fase, principalmente para as empresas mais avançadas em gerenciamento ambiental, que não vêem os investimentos, por vezes altos, como algo absurdo ou de difícil convencimento para a diretoria. Corporações que trabalham com grandes volumes de produção, e demandas de água igualmente consideráveis, facilmente encontram lógica em bancar projetos de porte. E a tendência é em um futuro próximo o conceito se espalhar por todas as cadeias produtivas, de forma gradativa e proporcional ao agravamento da disponibilidade hídrica de cada empresa.

O exemplo mais importante da atualidade de empresa que está transformando suas estações de tratamento de água (ETAs) em unidades totalmente ligadas a circuitos de reúso é sem dúvida a Petrobras. Promovendo um plano nacional de ampliação do seu parque de refino, a estatal decidiu fundamentar o abastecimento de água das ampliações e novas refinarias com o máximo possível de correntes de reúso. Suas ETAs, algumas delas em projeto e outras já em construção, passaram a se confundir com ETEs (estações de tratamento de efluentes), tamanhas as tecnologias que passarão a reaproveitar e polir, até o ponto máximo de tratamento, ou seja, de produção de água desmineralizada, várias correntes que anteriormente eram apenas descartadas ou evaporadas nas refinarias.

Há no momento diversas obras nas refinarias da estatal que contemplam sistemas inovadores e audaciosos de reúso de grandes correntes de água das refinarias. Os projetos têm em comum a adoção de tecnologias ainda pouco usadas no Brasil – como os MBRs (membrane bio-reactors), EDRs (eletrodiálise reversa) e sistemas de recuperação de condensado – e as complexidades das operações de engenharia que resultam em investimentos nunca inferiores a centenas de milhões de reais. Não por menos, estimativa dá conta de que, até 2014, a Petrobras planeja investir em torno de R$ 600 milhões por ano em projetos de reúso, com o propósito de economizar em uma primeira etapa por volta de 650 milhões de litros por mês de água, diminuindo consideravelmente a pressão para conseguir novas outorgas de captação nos corpos d’água brasileiros.

Há obras em estágio avançado na Refinaria Henrique Lage (Revap), de São José dos Campos-SP, na Reduc, de Duque de Caxias-RJ, e outras recém-acordadas na Refinaria Getúlio Vargas (Repar), em Araucária-PR, e na nova refinaria Abreu e Lima, a Rnest, em Ipojuca-PE. As duas primeiras obras estão em andamento (ver QD-470, de fevereiro de 2008), sendo que a primeira contempla reúso de efluentes e de condensado para reutilização nas utilidades da refinaria e a segunda apenas envolve o tratamento de água poluída de rio, com membranas de ultrafiltração de um sistema de MBR e posterior desmineralização com colunas de troca iônica.

Química e Derivados, Juan Carlos Natali, Diretor da Enfil, Água
Juan Carlos Natali: petrobras prioriza o reúso em suas novas novas ETAs

Já as duas mais recentes concorrências, na Repar e na Rnest, levam o conceito do reúso ao extremo, considerando as correntes recuperadas como prioritárias no desenho das refinarias. O primeiro caso, em uma fase de projeto já mais adiantada, envolve dois consórcios responsáveis pela execução das obras e instalação e comissionamento dos sistemas: um para a estação de tratamento de água (ETA), a cargo das empresas Veolia e Enfil, e outro para executar a construção da estação de tratamento de despejos industriais (ETDI), do consórcio GEO-Passarelli, cujo pacote tecnológico é fornecido pela Centroprojekt.

Projeto orçado em mais de R$ 500 milhões e com contrato assinado em setembro de 2008, a ETA na Repar será a responsável especificamente pelo reúso das correntes de água da nova unidade, que será abastecida por três fontes: a água bruta da barragem do Rio Verde; o efluente tratado fornecido pela ETDI feita pela Centroprojekt; e o vapor condensado da refinaria. De acordo com o diretor da Enfil, Juan Carlos Natali, o objetivo da estatal com a nova empreitada é recuperar o máximo possível de água com o propósito principal de alimentar suas caldeiras de alta pressão.

Com todo o fluxograma da unidade pronto, e em fase de compra de equipamentos e início de obras, as tecnologias foram previamente definidas na concorrência com grande nível de detalhamento. A corrente do efluente tratado da ETDI, por sua vez tratado por uma estação de biorreator a membranas em instalação pela Centroprojekt (cuja tecnologia será com membranas de fibra oca, provavelmente da Siemens), passará por uma unidade de eletrodiálise reversa (EDR) da GE Water, para remoção de sais dissolvidos, a ser instalada pela Enfil.

A escolha pela EDR e não por outros sistemas mais tradicionais de desmineralização de água, segundo o diretor Natali, se deveu a alguns anos de pesquisa da equipe de técnicos da Petrobras do Cenpes, que definiram as tecnologias para cada necessidade do reúso. “Ela é mais fácil de limpar, mais robusta e apropriada para a operação em refinaria”, explicou. “Quando começa a saturar, basta abri-la e limpá-la mecanicamente, ao contrário da osmose reversa, que, além de muito sensível a contaminações orgânicas, precisa de dosagem constante de produtos químicos, um bom pré-tratamento e periódicas limpezas químicas”, completou o diretor da Enfil. Isso sem falar que a EDR é tolerante ao cloro, ao contrário das membranas de osmose reversa.

A robustez do sistema de eletrodiálise reversa compensa até a sua menor capacidade de remoção de sais, de 80% a 85%. Na Repar, as pilhas de EDR receberão uma vazão aproximada de 240 m3/h de efluente tratado (sem matéria orgânica, mas com elevada salinidade, com condutividade de até 3.500 mS/cm), reduzindo a condutividade da água para 200 mS/cm. O rejeito salino será descartado e o permeado, cerca de 200 m3/h, seguirá para tanque de armazenagem para posterior passagem por estação de desmineralização por troca iônica, a ser construída pelo consórcio Veolia-Enfil e que contemplará, na sequência, um leito com carvão ativado, seguido por um de resinas catiônicas, uma torre de descarbonatação (stripping), um leito aniônico e, por fim, o polimento misto.

Química e Derivados, Beatrice Louisa Bernhard, Coordenadora de projetos da Enfil, Água
Beatrice Louisa Bernhard: uso da EDR visa a facilitar a manutenção

Nessa fase, no tanque, mais uma corrente de reúso da ETA se encontra para aguardar a desmineralização final. Trata-se da corrente de águas de baixa salinidade – oleosas, pluviais ou de purgas das torres – que passarão por um flotofiltro (sistema que inclui câmaras de coagulação e floculação, filtragem, flotação e desinfecção) com capacidade para 585 m3/h e também parte do fornecimento do consórcio. “A estimativa do projeto é de que seja recuperada uma média de 235 m3/h de água de baixa salinidade”, explicou a coordenadora de projetos da Enfil, Beatrice Louisa Bernhard.

O objetivo dessas correntes de reúso é garantir para a refinaria, depois da nova estação de troca iônica, 520 m3/h de água desmineralizada. Em caso de necessidade, como garantia, essa etapa pode ser complementada com água captada do rio, cuja corrente será interligada ao tanque de armazenagem. Mas, segundo o diretor Natali, essa hipótese, para a Petrobras, é relegada ao segundo plano. “Eles priorizam o abastecimento com água de reúso”, revelou.

O tratamento da água captada da Barragem do Rio Verde, aliás, também está sendo renovado. A antiga estação será substituída por um flotofiltro com capacidade para 900 m3/h (instalada com um sistema de stand-by, ou seja, com quatro equipamentos de 300 m3/h cada). Parte dessa água continuará a ter o destino atual: alimentará de 250 m3/h uma unidade de osmose reversa, cuja água polida depois por leito misto se somará à nova vazão da estação de troca iônica nos tanques da Repar. O restante da água tratada pelo flotofiltro seguirá para processos da refinaria (coqueamento) e para alimentar parte das torres de resfriamento e, por fim, havendo necessidade, pode se unir às correntes de reúso para cooperar na geração de água desmi na nova troca iônica.

Paralelo a esse novo circuito de reúso da refinaria paranaense, o consórcio Veolia-Enfil implantará ainda um sistema de recuperação de vapor condensado. A tecnologia será a mesma de obra em instalação na Revap (ver QD-470, de fevereiro de 2008), da norte-americana Graver Water Systems, cuja licença no Brasil é da Enfil. Trata-se de sistema com capacidade para recuperar 585 m3/h dos vapores condensados gerados na refinaria e já saturados e contaminados com óleo.

O sistema da Graver consiste em filtragem especial com composto de pré-capa (fibras) de celulose, carvão ativado e resinas de troca iônica, cujo filtrado segue para leitos de polimento misto de resina de troca iônica. Para isso, anteriormente há ainda o resfriamento do condensado, em trocador de calor, até 40ºC, em seguida ocorre a separação do óleo por gravidade e por filtros coalescedores. Todo o projeto permite o máximo de recuperação, visto conseguir reter 90% de traços de óleo (até 10 ppm) e de sólidos suspensos, contra apenas 75% dos sistemas convencionais. O condensado recuperado, depois do leito misto, segue para os tanques de água polida, para alimentar as várias caldeiras da refinaria junto com o volume disponível proveniente do reúso e do tratamento da água bruta.

Rnest – O outro grande projeto de reúso será na Refinaria Abreu e Lima, a Rnest, em Ipojuca-PE, a nova unidade que a Petrobras planejava construir em sociedade com a venezuelana PDVSA, mas que até o momento só conta com investimentos próprios da estatal brasileira. Em março de 2009, novamente um acordo Enfil-Veolia (desta vez com a primeira como a líder do projeto, ao contrário da obra na Repar) ganhou a concorrência para erguer a ETA da refinaria pernambucana. O projeto será similar ao da Repar. Como diferencial, porém, os maiores valores envolvidos – apenas a estação deve superar o montante de R$ 700 milhões.

A estação em início de projeto vai envolver uma quantidade considerável de água a ser tratada. Fornecida por meio de adutora operada pela companhia de saneamento local, a água captada passará por um flotofiltro com capacidade para tratar 2.100 m3/h (três de 700 m3/h e um de stand-by). Para o tratamento do efluente (cujo vencedor da concorrência ainda não foi divulgado), também uma estação de biorreator a membranas (MBR) será montada para gerar um efluente sem contaminação orgânica, mas com alta salinidade, de 5.000 ppm de sais.

E será também para recuperar a vazão aproximada de 400 m3/h de efluente tratado pelo MBR, e também uma corrente de cerca de 180 m3/h de purga das torres, que o consórcio Enfil-Veolia montará uma outra eletrodiálise reversa (EDR), de fornecedor ainda a ser escolhido no vendor-list da Petrobras. Com a mistura da purga da torre, pré-tratada por clarificação e filtração para remover os dispersantes, a corrente de quase 600 m3/h tem a salinidade reduzida para 3.800 ppm de sais. Depois da EDR, a redução é bem maior: o parâmetro cai para 200 ppm.

Essa vazão pré-desmineralizada seguirá então para uma estação de resinas de troca iônica, para seguinte passagem por seis leitos de polimento misto de resinas, que produzirão uma média de 470 m3/h de água desmineralizada para as caldeiras da nova refinaria. Segundo a coordenadora da Enfil, Beatrice Bernhard, por conta da alta salinidade da água a EDR precisará contar com quatro pilhas em séries para conseguir atender aos padrões de entrada da troca iônica.

Para aumentar a possibilidade de reúso, na Rnest também será instalado um sistema Grave de recuperação de condensado de vapor igual ao da Repar e da Revap. Ele está previsto para tratar 420 m3/h do condensado, que serão polidos em quatro leitos mistos. Após isso, seguem para tanques (cada um deles com 10 mil m2) com capacidade para armazenar os 880 m3 de água polida de reúso, prontas para gerar vapor nas gigantescas caldeiras da refinaria.

Nozes e MBR – Outra empresa que comemora as obras da Petrobras é a Centroprojekt. Sua participação, aliás, tem sido muito voltada para a área de tratamento de efluentes, visto que se tornou a responsável pelo pacote tecnológico na ETDI da Repar e do Cenpes 2 e conta com grandes chances de ganhar a concorrência na ETDI da Rnest.

Nessas obras, o comum tem sido a empresa instalar sistemas de MBR com pré-tratamento para remoção de óleos. Normalmente, emprega a tecnologia de sua licenciada japonesa Kubota, que possui sistema com membranas de placas planas, por sinal sistema qualificado para uso pela Petrobras. Mas isso não impede que utilize também outros tipos de membranas, como na Repar, onde a definição recaiu sobre as de fibra oca.

Química e Derivados, Paul Anthony Woodhead, Gerente de processos da Repar, Água
Paul Anthony Woodhead: Colgate optou por reúso por causa de custo de água

Mas outros sistemas constantemente utilizados e presentes nas obras contratadas para a estatal são os de pré-tratamento dos MBRs, para remoção de óleo. Segundo explicou o gerente de processos Paul Anthony Woodhead, na Repar o sistema contempla uma tríplice barreira de óleo. Começa com um separador API, seguido por flotador de óleo e, por fim, um filtro de cascas de nozes. Este último será empregado pela primeira vez no Brasil. “Ele é o Rolls-Royce da separação de óleo”, brincou o inglês Woodhead.

O filtro de cascas de nozes, fornecido no caso pela norte-americana Afic Absolute, não é abrasivo e tem maior capacidade de remoção em comparação com os convencionais filtros de areia. Uma grande vantagem é seu sistema de retrolavagem, que utiliza apenas a água do processo, sem necessidade de make-up, o que reduz o custo da operação. O volume de descarga durante a retrolavagem é até quatro vezes menor em relação aos filtros convencionais e o ciclo de limpeza do meio filtrante também é até três vezes inferior.

Química e Derivados, Mauro Coutinho, Diretor técnico da Centroprojekt, Água
Mauro Coutinho: Cenpes recupera efluente para desmineralização

No Cenpes 2, onde além da ETDI também foi encarregada pela ETA, a Centroprojekt instala sistema similar para efluentes, com flotação API, filtro de casca de nozes e um MBR, desta vez da Kubota, para tratar os efluentes do Cenpes 1 e 2. Segundo o diretor técnico Mauro Coutinho, o efluente tratado, em uma vazão de 45 m3/h, passará ainda por osmose reversa para desmineralização e seu uso será em torre de resfriamento.

Outros reúsos – Além desses casos grandiosos de reúso promovidos pela Petrobras, o tema vive de casos pontuais em outros tipos de indústrias. Mesmo que isso não signifique descaso com medidas de economia de água, já que várias iniciativas se dispersam em meio aos vários setores industriais do país, projetos propriamente ditos de reúso não são muitos.

Ocorre um, por exemplo, na Colgate, em São Paulo, onde a Centroprojekt instalará nos próximos meses uma estação de MBR, projetada para 20 m3/h, que reusará os efluentes da fabricante de produtos de higiene pessoal. De acordo com o gerente Woodhead, a opção do cliente foi motivada pelos altos custos da água e do descarte na rede cobrados pela Sabesp. “Em dois ou três anos o investimento vai se pagar”, disse o gerente.

Um outro exemplo vem sendo projetado pela Fluid Brasil, de Jundiaí-SP, para uma fábrica de produtos alimentícios do interior paulista. De início, a obra envolve a construção de unidade piloto de 200 litros por hora de um sistema tubular de MBR da Norit, que no próximo mês será instalado na unidade. Trata-se de MBR com tecnologia Air Lift, no qual um fluxo de ar passa constantemente pelas membranas para ajudar na limpeza e aumentar sua eficiência energética. “Com esse fluxo, a necessidade de pressão para operar o sistema cai drasticamente”, explicou o gerente-comercial da Fluid, Francisco Faus.

Aprovada a tecnologia, a unidade piloto dará lugar a uma industrial, de cerca de 50 m3/h de vazão, substituindo um sistema de lodo ativado convencional de quatro estágios. Como o MBR tem condições de reter micro-organismos e deve remover a cor do efluente, cresce a possibilidade de reúso na fábrica. O piloto em breve instalado na indústria, aliás, no futuro servirá para embasar outros possíveis contratos da Fluid.

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Evonik vende H2O2 para desinfecção

A alemã Evonik está intensificando a venda de sistemas de desinfecção química de efluentes, sobretudo o peróxido de hidrogênio, em substituição a produtos convencionais como o hipoclorito de sódio ou a outros que começam a ser usados para o mesmo fim, como o permanganato de potássio ou o dióxido de cloro.Segundo a responsável pela linha de produtos na empresa, Regina Kawai, além de ter vantagens técnicas, a aplicação do peróxido de hidrogênio é 30% mais barata que a do hipoclorito de sódio, 40% em comparação ao permanganato de potássio ou 70%, quando se pensa no dióxido de cloro.

A alternativa do peróxido de hidrogênio se encaixa na tendência de substituir o cloro, ainda o principal produto aplicado para desinfecção final de efluentes, e que em alguns países é malvisto por gerar como subprodutos os trialometanos, substâncias consideradas cancerígenas. Não custa acrescentar que os produtos da degradação do H2O2 são apenas água e oxigênio.

Química e Derivados, Regina Kawai, Responsável pela linha de produtos na Evonik, Água
Regina Kawai: POAs para efluentes recalcitrantes e tóxicos

As vendas da Evonik na área se concentram no peróxido de hidrogênio (Hyprox) e no dióxido de titânio (Aeroxide), que podem ser empregados em processos oxidativos avançados (POAs), e ainda no precipitante de metais pesados TMT 15 (sulfeto orgânico) e no Degaclean (ácido peracético). Normalmente, os POAs são possíveis em sistemas homogêneos, em combinações com radiação ultravioleta (H2O2/UV), com ozônio (H2O2/O3) ou no sistema Fenton (com H2O2/Fe2+).

Os produtos podem ainda ser conjugados em sistemas heterogêneos, como o formulado com dióxido de titânio, oxigênio puro e ultravioleta (TiO2/O2/UV) ou o formado por dióxido de titânio com peróxido de hidrogênio e o ultravioleta (TiO2/H2O2/UV). “Os POAs são principalmente para efluentes que contenham poluentes recalcitrantes, tóxicos e de baixa biodegradabilidade”, afirmou Regina Kawai. Seriam os casos, por exemplo, de compostos fenólicos, clorofenólicos, aromáticos, álcoois, corantes etc.

Para a definição das aplicações, a Evonik conta com equipe própria para criar sistemas com base em testes de tratabilidade do efluente em escala de laboratório até a aplicação em escala real. Para se ter uma ideia, um sistema comumente indicado, o Fenton, seguido de floculação, consegue atingir até 80% de remoção de carbono orgânico dissolvido. “Quando seguido de tratamento biológico, as reduções são superiores a 90%”, finalizou Regina.

 

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