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Tecnologia MBRConsagrada e evoluindo

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MBRMBR ou “Membrane BioReactors” Tecnologia de última geração em expansão em escala mundial. Baseia-se no uso de membranas para filtrar o efluente biologicamente tratado. Membranas de ultrafiltração retém sólidos suspensos, inclusive bactérias. A qualidade final do efluente permite seu uso direto em diversas aplicações que não exijam potabilidade. Ideal para reuso de água.

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Reuso de água Necessidade crescente devido

– Escassez, falta ou dificuldade de suprimento contínuo.– Alto custo aplicado pelo fornecedor.– Certificação e posicionamento ambiental da empresa.– Estudo de tempo previsto para esgotar a fonte.

Destino da água de reuso:– Sistemas de resfriamento (80% dos casos).– Processos industriais específicos.– Irrigação e jardinagem.– Sanitários.– Ornamentação aquática.– Lavagem de ruas e limpeza em geral.

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MBR

O uso de tecnologia membranas é uma evolução significativa sobre os sistemas convencionais a base de lodos ativados. A viabilidade técnica desta tecnologia foi proporcionada pela evolução técnica das membranas fabricadas: melhor qualidade e mais durabilidade. Economicamente, o aumento crescente da produção de membranas implicou na redução de custos. A seguir, uma comparação entre os sistema tradicional e o MBR

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MBR

Reator Biológico

DecantadorAr ou

Oxigênio

Desinfecção

Adensador

Desague

Lodo para destinação

Lodo

Efluente Bruto Rio

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MBR

Reator Biológico

Ar ou Oxigênio

Desague

Lodo para destinação

Lodo

Efluente Bruto Rio ou

reusoMembrana

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MBRExistem diversos tipo de MBR

– Membranas submersas• Instalado dentro do reator biológico. O

efluente é filtrado no sentido de fora para dentro da membrana.

– Membranas externas • Instalado fora do reator biológico. O

efluente é filtrado no sentido de dentro para fora da membrana.

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MBR esquemático

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MBR esquemático

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Sistemas de Membranas

Submersas sem biomassa Submersas com biomassa Externas Tubulares

Submersas sem biomassa

Submersas sem biomassa

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MBR Existem diferentes tipos de MBR. Podem variar no sentido fluxo do efluente tratado (permeado), em

instalação, na proteção das membranas, no material de constituição da membrana e suporte, etc... Portanto, possuem diferentes investimentos e custos operacionais. Não existe fórmula universal, pois não existe um MBR claramente superior ao demais. Existem diversos fabricantes ofertando diversas opções cuja seleção do MBR se dará de acordo com as necessidades técnicas e econômicas do usuário final. A principal dúvida é: submersas ou externas? Esta seleção deve ser feita criteriosamente.

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Investimento x Custo operacional

Investimento– Além dos custos normalmente envolvidos (civil, hidráulica,

elétrica, mecânica, membranas, instrumentação,etc..) deve ser dada um atenção especial outros fatores.

– Equipamentos eletromecanicos – bombas, tubulação, instrumentação e filtros.

• Varia muito de 10 a 40% do total da instalação• Impactado pela qualidade do efluente e de projetos das

membranas – material, composição, configuração, pré-filtração, redundância.

– Tratamento do lodo produzidos e sua destinação• Reduz de 50 a 80% o lodo produzido pode chegar a 97%.

– Capacidade de ampliação– Tamanho da instalação (área ocupada).– Financiamento.

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Investimento x Custo operacional Custo operacionais

– Além dos normalmente contabilizados devemos dar atenção especial a alguns ítens como:

– Confiabilidade do sistema –• sempre confiáveis, desde que o MBR seja selecionada

corretamente. Estão em evolução contínua.– Mão de obra necessária

• MBR podem ser totalmente automatizados. – Energia

• Para remoção de carga será mesma• Energia adicional para bombeamento membranas externa e de ar

para limpeza da membranas submersas.– Substituição de membranas e equipamentos

• Vida média varia. Existem membranas operando há 15 anos, seg literatura. Experiencia Neotex:desde 2002 no Shopping Studio 5 em Manaus, sem substituição.

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Investimento x Custo operacional

Custos operacionais – cont.– Manutenção

• Acesso as membranas• Facilidade de substituição• Controle de vazamentos

– Consumo de produtos químicos• Depende da membrana, do sistema de proteção e de

retrolavagem.• Depende também do efluente e sua atuação sobre as

membranas.– Custos de bombeamento e tratamento de lodo.

• Submersas necessita bomba adicional.• Externa utiliza a própria bomba de recirculação

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Evolução do MBRs Existem plantas de MBRs operando no

mundo desde 1998. Será a tecnologia dominante no século XXI. As tecnologia estão em evolução. Novos sistemas– MBR air lift– Hollow fiber sealed end– Oxigênio puro

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Air Lift Evolução sobre MBR externo – crossflow Visa reduzir consumo de energia e facilitar

limpeza Sistema operando desde 1999, com grande crescimento desde 2005 em sistemas sanitários

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Cross-flow x Air Lift

SST 12 a 30g/L Fluxo (80 - 200 l/m²h) Menor área ocupada Maior consumo de energia (1,5 - 4 kWh/m³) Simples Contínuo TMP (1 - 5 bar).

SST 8 a 12 g/L Fluxo (30 - 55 l/m²h) Pequena área ocupada Baixo consumo de energia(<0,25 kWh/m³) Maior controle de válvulas Descontínuo Very low TMP (0,05 - 0,3 bar)

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Air Lift - conceito

Injeção contínua de ar

Retorno

PermeadoBackflush

Air Lift

Reato

r Biol

ógico

Entrada

Permeado

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Air Lift - conceitoRetorno

PermeadoBackflush

Air Lift

Reato

r Biol

ógico

Entrada

Permeado

nível retorno

nível RB

dP baixoP bomba alim.

Baixa pressão

Dreno

Retrolavagem

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Air Lift - instalaçãoEfluente sanitário 100.000 & 40.000 gpd

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Air Lift

Palm Jumeira – Dubai, retrofit , start-up em fev 2008

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Air Lift Pal Jumeira

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Fibra-oca sealed end Membranas tipo fibra-oca submersas é uma das

mais utilizadas em MBRs. Por este motivo, são aquelas onde há um histórico melhor de falhas e problemas. Como base neste histórico, foram desenvolvidas novas membranas visando eliminar o problemas mais comuns. A seguir:

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Fotos clogging - sludgingsludgingclogging

Reducão no fluxo de permeadoRisco de crescimento microbiológico na membranaPré-screening extensiv0 (fine screen - 0,5 – 0,75 mm)

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Nova membrana Ponta solta elimina problemas de

adesão de sólidos – cabelos, fibras. Melhoria na parte inferior de injeção de ar para limpeza (patenteado) mantém a base limpa. Movimento livre das membranas auxilia a limpeza. Reduz o consumo de energia para limpeza. Menos paradas para limpeza.

permeado

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Módulo de Membrana

Suporte

ar

Permeado

Membrane Fileira de membrana Módulo

ar

Manifolds de permeado

ar

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Foto – MBR sem biomassa

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Foto MBR com biomassa

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MBR + Oxigênio Puro Possibilidade de trabalhar

com maior teor de sólidos no reator biológico: 25 – 30 g/L. Possibilidade de aumentar idade do lodo até praticamente eliminar descarte de lodo biológico. Necessidade de equipamentos adequados para dissolução de O2 –influência no fator alfa.

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MBR + O2 puro Resultados

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MBR+O2 puro - resultados Cliente Alcalíber (Toledo – Espanha) Indústria farmacêutica Vazão: 10 m3/hora DQO: 30.000 mg/L (entrada) – 2000 mg/L(saída). MBR externo placas paralelas 2 conuntos em paralelo Operando com 30 g/L, sem descarte de lodo há

1,5 anos. Sistema de oxigenação I-SO (W Martins / Neotex). Significativa redução de custos de descarte de lodo.

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Conclusão O usuário deve selecionar uma empresa de projeto

atentando para algumas características, tais como:– Estar capacitada para selecionar técnica e

economicamente o sistema MBR mais adequado ao efluente do cliente ou à necessidade de reúso;

– Estar capacitada para para instalar e operar de maneira adequada o MBR;

– Possuir experiência na instalação e montagem dos skid MBR;

– Fornecer assistência e treinamento local.