Private & Confidential 1 Roberto dos Santos 25% CONVENCIONALMBR 100% VOLUME Convencional Processo de...
Transcript of Private & Confidential 1 Roberto dos Santos 25% CONVENCIONALMBR 100% VOLUME Convencional Processo de...
Private & Confidential 1Roberto dos Santos
25%
CONVENCIONAL MBR
100%
VOLUME Convencional
Processo de Lodos ativados
Aumentar as taxas de carga, reduz o tempo de retenção, reduzindo área.
BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR
LAYOUT – “FOOTPRINT”
Private & Confidential 2Roberto dos Santos
BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
1 – Imersão - 1.1 - FS - Flat Sheet
Private & Confidential 3Roberto dos Santos
BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
1 – Imersão - 1.2 – HF – Hollow Fiber
Private & Confidential 4Roberto dos Santos
BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR
PRINCIPAIS TIPOS DE MBR CONFORME CONFIGURAÇÃO DO PROCESSO
1 – Imersão - 1.3 – MT – Multi Tube/CT – Capillary tube
Private & Confidential 5Roberto dos Santos
Suprimento de ar
Filtrado
Licor Misto
MemPulse™ MBR
TANQUE DAS MEMBRANAS
OPERAÇÃO BÁSICA DE MBROPERAÇÃO BÁSICA DE MBR
Private & Confidential 6Roberto dos Santos
Anoxic
DO < 0.2mg/L
NO3- N2
DO > 1mg/L
NH4+ NO3
-
Q
5Q
(R+1)Q
RQ
Q
CONFIGRAÇÃO BÁSICA DE MBR
Ar
FATORES CRÍTICOS – MBRFATORES CRÍTICOS – MBR
OSMOSE
OSMOSE REVERSACARACTERISTICAS DE ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO
• TDS: 100-15000 mg/L
• Remoção de sais: 90-99%
• Recuperação de água: 50-80%
• Fe < 0,05mg/L
• Cloro livre - isento
OSMOSE REVERSACARACTERISTICAS DE ÁGUA
PRODUZIDA
• Remoção de salinidade (90-99%)
• Remoção de compostos orgânicos
• Remoção de amoníaco
• Remoção de metais pesados
• Remoção de alumínio e fluoreto
• SDI <1
OSMOSE REVERSA
Teste de SDI
SDI= (100/15) x [1-(t0/t15)] onde:t0 = tempo, expresso em segundos, gasto no
sistema do teste, para encher 500 ml de um recipiente;
t15 = tempo, expresso em segundos, gasto após 15 minutos de teste, para encher 500 ml de um recipiente.
OSMOSE REVERSATaxa de fluxo
GFD = Q/(AxN) onde:• GFD taxa de fluxo É função da característica da água de
entrada no sistema e de seu SDI. Define a quantidade de membranas necessárias para o sistema de osmose.
• Q = Variação de produção do sistema;• A = Área utilizada na membrana;• N = Quantidade de membranas.
OSMOSE REVERSALIMITAÇÕES
• Alto consumo de energia elétrica
• Alto percentual de água rejeitada
• Alto custo de pré tratamento
• Consumo de anti incrustante
• Saturação das membranas
• Não é seletivo para sílica
• Não tolera cloro livre
• Não alcança níveis de condutividade para caldeira necessitando leito misto complementar
OSMOSE REVERSATIPOS DE REJEITOS
(CONCENTRADOS E MEMBRANAS)
• Incrustantes (CaCO3, CaSO4, BaSO4, sílica)
• Matéria orgânica (ácidos únicos, óleos, coagulantes)
• Coloides (sílica, argila, areia, óxidos)
• Material biológico (algas, limo, bactérias)
OSMOSE REVERSACONFIGURAÇÕES
TROCA IÔNICA
Principais aplicações• AbrandamentoAlimentação de caldeiras (BP)Polimento de condensado
• Desmineralizãção da águaAlimentação de caldeiras (MP e AP)
PROCESSOS DE TROCA IÔNICACATEGORIAS
• Substituição
• Separação
• Remoção
PROCESSOS DE TROCA IÔNICACICLOS
• Exaustão
• Retrolavagem
• Regeneração
• Lavagem
• Descarte
PROCESSOS DE TROCA IÔNICABASES PARA PROJETO
• Análise completa da água a ser tratada
• Produção do efluente requerido
• Tipos de resina
• Números de horas do ciclo operacional
• Tipo de regenerante a ser utilizado
TROCA IÔNICA• Volume de resinas em cada vaso Definido pelo ciclo operacional
• Utilização de torre de decantaçãoDepende da quantidade CO2
• Quando é utilizadoDepende do padrão de água requerido
TROCA IÔNICACARACTERÍSTICAS
• Composição: co-polímeros de estireno ou acrílico e de divinilbenzeno
• Resinas catiônicas fortes são obtidas por adição de SO3
• Resinas aniônicas fortes são obtidas por adição de aminas
• Recomendadas até 500 mg/L de STD
TROCA IÔNICALAVAGEM E REGENERAÇÃO DOS
LEITOS DAS RESINAS
ORIGEM REJEITO
Abrandadores Cloreto de sódio
Leito catiônico Ácido clorídrico ou sulfúrico
Leito aniônico Hidróxido de sódio
LEITO MISTO
CONCEITUAÇÃO
Vaso de pressão composto de resinas catiônicas e aniônicas que promovem o polimento de água ultrapura já tratada por osmose reversa ou troca iônica.
O controle de qualidade é feito por meio de condutivimetro ou análise de sódio.
PROCESSOS DE TROCA IÔNICALEITO MISTO
• Utilizado como complemento a troca iônica e osmose reversa
• Produz água desmineralizada < 1micro s/cm
LEITO MISTO
• Duração do ciclo:5 a 10 dias
• Regeneração das resinasFeita em duas etapas: ácida e alcalina não
simultâneas, com enxágue do leito entre estas etapas.
LEITO MISTOProdução de água ultrapura
FAIXAS DE VARIAÇÃO
• EDI 0-2 mg/L;• Troca Iônica 2-40 mg/L;• Zona de transição 40-60 mg/L;• Osmose reversa >40 mg/L.
QUALIDADE PARA CALDEIRAS DE ALTA PRESSÃO
80 bar e 470°C
• Sílica < 10ppm
• Condutividade < 0,2µs/cm
ELETRODIÁLISE REVERSACARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO
• TDS: 400-3000 mg/L
• Turbidez: <0,5 NTU
• DQO: <50 mg/L
• O&G: <2mg/L
• Fe: <0,5 mg/L
• Cloro livre : <0,3mg/L
• Outros
ELETRODIÁLISE REVERSACARACTERÍSTICAS DA ÁGUA
PRODUZIDA
• Remoção de sais: 50-95%
• Recuperação de água: 85-94%
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)
O que é?
Tecnologia que utiliza processo eletroquímico capaz de remover sais do meio líquido, objetivando a obtenção de água pura.
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)
Conceituação
A corrente elétrica promove a remoção de sais iônicos da água enquanto regenera continuamente as resinas de troca iônica com H+ e OH- através da dissociação de sais na água.
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) Como funciona?
• Aplica-se uma corrente elétrica em placas fixadas ao longo de cada módulo;
• A placa carregada positivamente (ânodo) atrai ao anions;
• A placa carregada negativamente (catodo) atrai os cátions;
• Membranas seletivas e resinas de troca iônica destinadas ao transporte dos ions completam o sistema.
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)
Usos
• Polimento em sistemas de desmineralização para caldeiras de alta pressão;
• Indústrias farmacêuticas;
• Indústrias de equipamentos eletrônicos
• Indústrias alimentícias.
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI) VANTAGENS COM RELAÇÃO AO
LEITO MISTO• Ausência de produtos químicos;• Requer diminuta necessidade de mão de obra;• Sistema mais confiável que o leito misto;• Demanda pouca limpeza (a cada 6 meses);• Funcionamento contínuo;• Área menor;• Menos custos operacionais;• Qualidade de água produzida é constante. (Si < 5ppb e 10 a 8 mega ohm/cm)
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)
DESVANTAGENS
• Maior sensibilidade à variação da alimentação;
• Limites baixos de dureza
(<1 mg/L de CaCo3 e Si< 1 mg/L)
ELETRODEIONIZAÇÃOCARACTERISTICAS DA ÁGUA DE
ALIMENTAÇÃO
• Turbidez < 0,1 NTU
• TOC < 0,5mg/L
• Fe < 0,01mg/L
• Cloro livre < 0,05 mg/L
• Condutividade < 43 micro s/cm
• Dureza total < 0,5mg/L
• Sílica < 0,5 mg/L
ELETRODEIONIZAÇÃOCARACTERISTICAS DA ÁGUA
PRODUZIDA
• Sílica 1-10 ppb
• Condutividade < 0.1 µs/cm
• Produção de água ultrapura PWeWFI
ELETRODEIONIZAÇÃO (EDI)
Características da água de alimentação e da água produzida
PROCESSOS OXIDATIVOS
Conceito Clássico - A Química clássica considerava a oxidação como a combinação de uma substância com o oxigênio. De certa forma a redução seria o processo inverso: a diminuição do conteúdo de oxigênio de uma substância.
Conceito Atual - Se considera que uma substância se oxida quando perde elétrons e que se reduz quando os ganha. Uma substância não pode se oxidar se outra não se reduzir, pois os fenômenos de oxidação e redução envolvem sempre uma transferência de elétrons.
Quando o magnésio se oxida, por exemplo, perde dois elétrons (Mg Mg2+ + 2 e –). Essa oxidação pode ser produzida por um átomo de oxigênio, que ganha dois elétrons (O + 2e– O 2 –), ou dois átomos de cloro, cada um deles ganhando um elétron (2 Cl + 2 e – 2 Cl – ). Nos dois casos houve uma oxidação do magnésio, mesmo que no segundo não tenha oxigênio envolvido.
OxidaçãoOxidação
DEFINIÇÕES BÁSICASDEFINIÇÕES BÁSICAS
• Ozônio• Peróxido de Hidrogênio• Peróxido de Cálcio• Persulfato de Sódio• Permanganato de Sódio/Potássio
DEFINIÇÕES BÁSICASDEFINIÇÕES BÁSICAS
Tipos de OxidantesTipos de Oxidantes
Roberto dos Santos
MECANISMOS DE REAÇÃO ENTRE OHMECANISMOS DE REAÇÃO ENTRE OH•• E CONTAMINANTES E CONTAMINANTES
Private & Confidential 42
Seleção doOxidante
Este compostoéOxidável?
S
N
S
S
N
H2O2
Amostra
EscolheroutraTecnologia
???Triagem de oxidantes
Éestável?
KMnO4
Demanda deoxidanteé alta?
Persulfato
Éestável?
Ozônio
EscolheroutraTecnologia
Continua o projeto do processo
S
N
PROCESSO DE SELEÇÃO - OXIDANTESPROCESSO DE SELEÇÃO - OXIDANTES
S
N
Demanda deoxidanteé alta?
S
1
2
3
4
Roberto dos Santos
Private & Confidential 43Roberto dos Santos
ADVANCED OXIDATION PROCESSED (AOP)ADVANCED OXIDATION PROCESSED (AOP)
ULTROX ®
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (POA)
MECANISMO• Formação de radicais hidroxila por combinação
de oxidantes e catalizadores como íons metálicos
• Na oxidação de um composto orgânico há diferentes reações envolvendo o radical hidroxila, como abstração de hidrogênio gerando radicais orgânicos que reagindo fortemente com oxigênio leva a degradação até gás carbônico
RH + °OH R + H2OR + O2 RO2
+
++
Roberto dos Santos
OXIDAÇÕES ATRAVÉS DE REAGENTES FENTONOXIDAÇÕES ATRAVÉS DE REAGENTES FENTON
Os radicais OH• formados oxidam as substâncias orgânicas. No caso do reativo de Fenton, muitas vezes, esta oxidação não leva à mineralização total dos poluentes. O material é inicialmente transformado em alguns produtos intermediários que são resistentes às reações de oxidação posterior. Isto se deve a complexação destes intermediários com os íons Fe(III) e às diversas combinações que podem ocorrer com radicais OH•
(reações competitivas).
PROCESSO FENTON
• A geração do íon °OH é obtida através da reação do peróxido de hidrogênio e íons ferrosos. A reação que quando ocorre em pH baixo resulta mais eficiente
Fe + H2O Fe + °OH + OH
Fe + °OH Fe + OH
2+ 3+ -
-3+2+
PROCESSO FENTON
• No processo foto-fenton a taxa de regeneração dos íons férricos é ainda mais acentuada em razão de produzir ainda mais radicais hidroxilas
Fe + H2O Fe + °HO+ OH2+ +3+ UV
FLUXOGRAMA DE POA FOTO-OXIDAÇÃO: H2O2+ RADIAÇÃO UV
H2O2
UV
FLUXOGRAMA DE POA: FENTON
Fe H2O2
H2O2
Efluente
Tratado
EfluenteO3
O2
FLUXOGRAMA DO POA PEROX-OZONIZAÇÃO: H202 + O3
CENTRIFUGAÇÃO DE LODO
FILTRO PRENSA
EVAPORAÇÃO DE LODOS
DESAGUAMENTO DE LODOS EM TUBOS DE GEOTEXTIL
ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios físicos
• Sedimentação
• Desidratação
• SDI
ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios físico - químico
• Coagulação / Floculação
• Flotação a ar dissolvido
• Carvão ativado
• Processos oxidativos avançados
ENSAIOS DE TRATABILIDADE
Ensaios Biológicos
• Taxa de consumo de oxigênio
• Taxa de depleção de oxigênio
• Lodos ativados
TAXA DE CONSUMO DE OXIGÊNIO (Rr)
ODf - ODi
Rr (mg/L.min) = t1 – t2
TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO (TDO)
RtTDO (mg/g.h) =
SSV (g/l)
TDO (TAXA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO)
Exemplo:OD2= 8mg/LOD10 = 2,5mg/LSSV= 3 g/L
8mg/L – 2,5 mg/l Rr = = 0,7 mg/L.min 10min-2min
0,7 mg/L min 60 min TDO = x = 14 mg/gh 3g/L hora
ANEXO
Número de oxidação
NÚMERO DE OXIDAÇÃONOX
O número de oxidação de um átomo está associado a perda ou ganho de elétrons na última camada em uma ligação iônica ou covalente quando de uma reação química.
• Se um átomo perde elétrons ele fica com prótons a mais e o NOX é um número positivo correspondente à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que o elemento se oxidou.
• Se um átomo ganha elétrons ele fica com prótons a mais e o NOX é um número negativo correspondente à diferença entre prótons e elétrons. Diz-se que o elemento se reduziu.
REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃO
Fe + 2HCl H2 + FeCl2
0 +1 0 +2 Nesta reação o Fe se oxidou enquanto o hidrogênio se reduziu. O ferro é o agente redutor pois provocou a redução do hidrogênio e o hidrogênio é o agente oxidante, pois provocou a oxidação do ferro.Quem perde elétrons se oxida e quem ganha elétrons se reduz.
NÚMERO DE OXIDAÇÃONOX
• Exemplos:O oxigênio possui 6 elétrons na última
camada. Logo, a tendência será receber 2 elétrons para formar um octeto. Neste caso, terá 2 elétrons a mais do que o número de prótons. Neste caso o NOX=-2.
• O Fe²+ tem NOX=+2 pois perdeu 2 elétrons de sua última camada em uma reação química com oxigênio. Neste caso, o Ferro se oxidou e o oxigênio se reduziu.
• Fe° e O2 possui NOX=0
REAÇÃO DE OXI-REDUÇÃONúmero de oxidação
• Número de oxidação de um elemento é a carga que ele recebe na reação química.
• Exemplo: Calcular o Nox de S em H2SO4.Da tabela periódica tem-se:
2(1) + S + 4(-2) = 02 + S – 8 = 0
S = + 6O Nox do enxofre (S) = +6
• Exemplo: Calcular o Nox de P em P2O7
Da tabela periódica tem-se:
2P + 7(-2) = (-4)
2P -14 = -4
2P = 10
P= +5
-4.
• Exemplo: AsO4
Da tabela periódica tem-se:As + 4(-2)= -3
As = 8-3As = +5
• Exemplo: AsO3
Da tabela periódica tem-se:As + 3(-2)= -3
As = 6-3As = +3
-3
-3
• Exemplo: Calcular o Nox de Cl em HClO .Da tabela periódica tem-se:
1(1) + Cl + (-2)Cl = +1
Neste caso o NOX de cloro é +1• Exemplo: Calcular o NOX do Cloro em
HCl.Da tabela periódica tem-se:
1 (1) + 1Cl = 0Cl= -1
Neste caso o NOX de cloro é -1