UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - teclim.ufba.br · LISTA DE FIGURAS Figura 01 – Fluxograma dos Processos na UNIB 17 Figura 02 – Vista Aérea da UTA (Planta 2) 17 Figura 03 –

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DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITÉCNICA

MESTRADO PROFISSIONAL EMGERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

SALVADOR 2009

RODRIGO CERQUEIRA MOREIRA

MINIMIZAÇÃO DE EFLUENTES EM UMA UNIDADE DE TRATAMENTO DE ÁGUA INDUSTRIAL

1


MINIMIZAÇÃO DE EFLUENTES EM UMA UNIDADE DE TRATAMENTO DE ÁGUA INDUSTRIAL

Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado Profissional em Gerenciamento e Tecnologia Ambiental no Processo Produtivo, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre. Orientador: Prof. Emerson Andrade Sales, D.Sc. Co-orientador: Prof. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa, D.Sc.

Salvador

2009

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M 838 Moreira, Rodrigo Cerqueira. Minimização de efluentes em uma unidade de tratamento de água industrial. / Rodrigo Cerqueira Moreira - Salvador, 2009. 115 f.

Orientador: Prof. Dr. Emerson Andrade Sales. Co-orientador: Prof. Dr. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica, 2009. 1. Efluentes - Minimização 2. Água – Reutilização. 3. Fontes de Água - Diagrama. I. Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica. II. Sales, Emerson Andrade. III. Pessoa, Fernando Luiz Pellegrini. IV. Título.

CDD: 628.16

3

TERMO DE APROVAÇÃO


“MINIMIZAÇÃO DE EFLUENTES EM UMA UNIDADE DE TRATAMENTO DE ÁGUA INDUSTRIAL”.

Dissertação aprovada como requisito para obtenção do grau de Mestre em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo – Ênfase em

Produção Limpa, Universidade Federal da Bahia, pela seguinte banca examinadora:

Emerson Andrade Sales____________________________________________ Doutorado em Doctorat Ex Sciences, U.P. VII, Paris, França, 1996. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa _____________________________________ Doutorado em Engenharia Química. Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, 1992. Ricardo de Araújo Kalid ____________________________________________ Doutorado em Engenharia Química. Universidade de São Paulo, USP, 1999. Édler Lins de Albuquerque__________________________________________ Doutorado em Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, 2007.

Salvador, ________________________.

4

Dedicatória

A Deus, pela inspiração e benção de cada dia.

À minha amada esposa, pelo incentivo e compreensão

da importância deste trabalho na minha vida profissional.

Aos meus pais, pelo apoio eterno em tudo que faço.

5

AGRADECIMENTOS

A Deus, por estar sempre me guiando e abençoando, principalmente nos

momentos de maior dúvida e/ou dificuldades.

À minha esposa, Renata, pela dedicação, admiração e amor sempre

constantes no nosso relacionamento.

Aos meus pais, Luis Cláudio e Marize, pelo amor incondicional, verdadeiro e

recíproco entre nós.

Aos meus orientadores, Prof. Fernando L. P. Pessoa e Emerson A. Sales, pela

paciência e orientação do trabalho.

Aos meus líderes empresariais, João Lins e Robson Casali, pelo apoio irrestrito

para que se viabilizasse este trabalho.

Ao amigo Mário César, pelos ensinamentos técnicos e conselhos pessoais,

sempre enriquecedores e sinceros.

Ao amigo José Costa Pinto, pela pró-atividade e disponibilidade que sempre

demonstrou quando conversávamos sobre questões técnicas.

Ao grupo do Laboratório da Braskem-UNIB, pelo envolvimento e

comprometimento na realização do plano de análises.

A Braskem, por apoiar o desenvolvimento técnico dos seus integrantes.

E a todos aqueles que contribuíram de alguma forma para a realização deste

trabalho, os meus sinceros agradecimentos.

6

RESUMO O cenário de menor disponibilidade da água como insumo para os processos produtivos, associado à tendência de aumento do custo de sua captação e tratamento do efluente gerado, somado com o processo de maior cobrança ambiental por parte da sociedade e a maior fiscalização dos órgãos ambientais, são fatores que tem incentivado o setor industrial a buscar programas de redução da captação de recursos hídricos e reuso de efluentes líquidos. O propósito deste projeto é detectar oportunidades de minimização da geração de efluentes líquidos dentro de uma Unidade de Tratamento de Água Industrial, visando o aumento de sua eficiência hídrica e utilizando para isso uma metodologia de integração de processos chamada Diagrama de Fontes de Água (DFA). Como estudo de caso, foi escolhida a Unidade de Tratamento de Águas (UTA) da Unidade de Insumos Básicos (UNIB) da Braskem S.A., localizada no Pólo Petroquímico de Camaçari/BA, que além de ser responsável pela geração de aproximadamente 30% do montante total de efluentes inorgânicos da UNIB, o tratamento deste efluente representa mais de R$ 1,2 milhão por ano de custo variável no fluxo de caixa da empresa. O DFA é um procedimento algorítmico baseado em equações de balanço material e em regras heurísticas (fundamentadas na experiência) que procura determinar a melhor combinação possível entre as correntes de efluentes aquosos de diversos processos, com o objetivo de minimizar a geração de efluentes e os custos a eles vinculados. A metodologia gera fluxogramas de processos em diferentes situações de reuso e regeneração, incluindo reciclo. O escopo deste trabalho incluiu o projeto de redes de transferência de massa que possibilitassem o máximo reuso dos efluentes do processo de desmineralização da água, através da avaliação conjunta de três contaminantes-chave. O desenvolvimento do projeto foi dividido em cinco etapas: levantamento de dados, análise crítica dos dados, aplicação do DFA, levantamento das restrições e avaliação conjunta das redes propostas. Após a aplicação da metodologia, alcançou-se uma redução potencial da captação de água fresca e geração de efluentes da ordem de 6 a 12%, o que poderá proporcionar uma redução dos custos variáveis de produção na UTA de aproximadamente R$ 72 mil a R$ 144 mil por ano, caso as redes propostas sejam implementadas. Palavras-chave: Reuso de Água, Diagrama de Fontes de Água, Minimização de Efluentes.

7

ABSTRACT The scenario of reduced availability of water as raw material for the productive processes, associated with the tendency to increase the harvesting cost and generated effluent treatment cost, summed up with the process of increased environmental awareness by part of society and greater supervision by government environmental departments, are factors that have encouraged the industrial sector to search programs for the reduction of captation of water resources and reuse of liquid effluents. The purpose of this project is to detect opportunities for minimizing the generation of liquid effluents within a unit for the treatment of industrial water, to increase its hydrous efficiency using a methodology for the process integration called Water Sources Diagram (WSD). The Water Treatment Unit (UTA) of the Basic Petrochemicals Unit (UNIB) of Braskem S. A., located at the Petrochemical Pole of Camaçari/BA was chosen as a case study, which is responsible for generation of approximately 30% of the total amount of inorganic effluents generated in the UNIB unit. Moreover, the treatment of this effluent represents more than R$ 1.2 million per year of the variable cost in the cash flow of the company. The WSD is an algorithmic procedure based on material balance equations and heuristic rules (created from the experience) that search to determine the best possible combination between the aqueous effluent flows from the various processes, aiming the minimization of effluents generation and its associated costs. The methodology generates flow charts processes of different reuse and regeneration cases, including recycle options. The scope of this work included the project of networks for mass transfer which would enable the maximum reuse of effluents from the water demineralization process, through the combined evaluation of three contaminants-key. The deployment of the project was divided into five stages: survey data, critical analysis of data, application of WSD methodology, definition of restrictions and integrated evaluation of the various networks proposals. A potential reduction of captation of fresh water and generation of effluents around 6 to 12% was indicated with application of this methodology, which would provide a reduction of the variable production costs in the UTA unit between R$ 72 thousand and R$ 144 thousand per year, if the suggested networks would be implemented. Keywords: Wastewater Reuse, Water Sources Diagram, Wastewater Minimization.

8

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 – Fluxograma dos Processos na UNIB 17 Figura 02 – Vista Aérea da UTA (Planta 2) 17 Figura 03 – Vazão Média Anual (m³/h) de Efluentes Inorgânicos na UNIB 19 Figura 04 – Fluxograma Simplificado dos Processos na UTA 21 Figura 05 – Vista Aérea da Unidade de Captação do Joanes II 22 Figura 06 – Clarificadores Tipo Compacto 23 Figura 07 – Fluxograma de Desmineralização da Água 24 Figura 08 – Planta de Desmineralização II (Desmin II) 25 Figura 09 – Reuso do efluente do processo 2 no processo 1 29 Figura 10 – Regeneração do efluente do processo 2 para ser reutilizado no processo 1 30 Figura 11 – Regeneração do efluente global para ser reutilizado no mesmo processo 30 Figura 12 – Ferramentas de Integração de Processos 32 Figura 13 – Representação Gráfica do Uso da Água (adaptado de SMITH, 2005) 34 Figura 14 – Redução da Vazão de Água (adaptado de SMITH, 2005) 34 Figura 15 – Aumento do Nível de Contaminantes na Entrada (adaptado de SMITH, 2005) 35 Figura 16 – Curva Limite da Água (adaptado de SMITH, 2005) 36 Figura 17 – Representação gráfica (parcial) dos intervalos de concentração no DFA-STD 50 Figura 18 – Representação gráfica (parcial) das operações no DFA-STD 50 Figura 19 – Representação gráfica (parcial) das quantidades mássicas transferidas no DFA-STD 51 Figura 20 – Representação gráfica (parcial) das vazões consumidas em cada intervalo no DFA-STD 52

9

Figura 21 – Representação gráfica (parcial) da RTM-STD 54 Figura 22 – RTM para Dados Experimentais de Sólidos Suspensos 60 Figura 23 – RTM para Dados Experimentais de Sólidos Totais Dissolvidos 63 Figura 24 – RTM para Dados Experimentais de Sílica 65 Figura 25 – RTM para Dados Potenciais de Sólidos Suspensos 70 Figura 26 – RTM para Dados Potenciais de Sólidos Totais Dissolvidos 72 Figura 27 – RTM para Dados Potenciais de Sílica 74 Figura 28 – Rede de Transferência de Massa 1 75 Figura 29 – Rede de Transferência de Massa 2 76 Figura 30 – Rede de Transferência de Massa 3 77

10

LISTA DE TABELAS Tabela 01 – Capacidades Nominais e Médias em 2006 da UTA 26 Tabela 02 – Métodos Utilizados para as Análises 45 Tabela 03 – Escolha dos Vasos da Desmin 46 Tabela 04 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais – Sólidos Totais Dissolvidos) 49 Tabela 05 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais – Sólidos Suspensos) 57 Tabela 06 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais - Sílica) 57 Tabela 07 – DFA com Dados Experimentais de Sólidos Suspensos 59 Tabela 08 – DFA com Dados Experimentais de Sólidos Totais Dissolvidos 61 Tabela 09 – DFA com Dados Experimentais de Sílica 64 Tabela 10 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sólidos Suspensos) 66 Tabela 11 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sólidos Totais Dissolvidos) 66 Tabela 12 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sílica) 67 Tabela 13 – DFA com Dados Potenciais de Sólidos Suspensos 69 Tabela 14 – DFA com Dados Potenciais de Sólidos Totais Dissolvidos 71 Tabela 15 – DFA com Dados Potenciais de Sílica 73 Tabela 16 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Experimentais 78 Tabela 17 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Potenciais e Restrições 78 Tabela 18 – Vazão de Efluentes (m³/mês) nos Cenários Propostos 79

11

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AC Água Clarificada

AD Água Desmineralizada

AP Água Potável

CETREL Central de Tratamento de Efluentes Líquidos

Cin Concentração de Entrada

Cout Concentração de saída

D Divisor

Desmin Unidade de Desmineralização de Água

DFA Diagrama de Fontes de Água

Fe Fonte Externa

HAZOP Hazard Operability Study

IP Integração de Processos

M Misturador

MINEA Minimização de Efluentes Aquosos

mw Massa de Água

Op Operação

P&I Process and Instrumentation

PFD Process Flow Diagram

ppb partes por bilhão

ppm partes por milhão

R Restrição

RETM Rede de Equipamentos de Transferência de Massa

RTC Rede de Trocadores de Calor

RTM Rede de Transferência Mássica

SS Sólidos Suspensos

STD Sólidos Totais Dissolvidos

UCJ Unidade de Captação do Joanes II

UFBA Universidade Federal da Bahia

UNIB Unidade de Insumos Básicos

UTA Unidade de Tratamento de Águas

12

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 14

1.1. OBJETIVO GERAL 15

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 15

1.3. CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA 16

1.4. JUSTIFICATIVA 18

1.5. DESCRIÇÃO DOS PRÓXIMOS CAPÍTULOS 20

2. CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO 21

2.1. RESINAS DE INTERCÂMBIO IÔNICO 27

2.2. REGENERAÇÃO DAS RESINAS 27

3. REVISÃO DA LITERATURA 29

3.1. TECNOLOGIA PINCH 32

3.1.1. Water Pinch 33

3.1.2. Diagrama de Fontes de Água 39

4. METODOLOGIA 43

4.1. LEVANTAMENTO DE DADOS 44

4.2. ANÁLISE CRÍTICA DOS DADOS 46

4.3. APLICAÇÃO DO DFA 48

4.4. LEVANTAMENTO DAS RESTRIÇÕES 54

4.5. AVALIAÇÃO CONJUNTA 56

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 57

13

6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 80

REFERÊNCIAS 83

GLOSSÁRIO 91

ANEXOS 95

APÊNDICES 99

14

1. INTRODUÇÃO

Dentre os diversos assuntos ambientais que estão em constante

discussão no momento, um dos mais importantes é a questão do consumo de

água, principalmente quando se visualiza em um futuro próximo o colapso

entre a oferta e a demanda por este recurso natural tão imprescindível à

sobrevivência humana e fundamental na grande maioria dos processos

industriais. Neste último, é usada em diversas aplicações, como por exemplo:

meio de reação, processos de extração, stripping a vapor, produção de vácuo

em ejetores, lavagem de equipamentos, geração de energia elétrica, dentre

outros.

Do total da água existente hoje no nosso planeta, apenas 1% é água

doce potável, e deste 1%, 15% estão em solo brasileiro, sendo a região Norte a

mais abundante em quantidade e qualidade.

Segundo Lima (2004), embora estes 15% possam parecer uma grande

quantidade, nossos recursos hídricos estão escasseando muito rapidamente,

sendo que boa parte em função do uso irracional realizado pelo homem, sem

se preocupar em estabelecer a correta relação entre qualidade da água usada

com a mínima exigida para determinado consumo, muito importante segundo

aspectos ambientais e econômicos.

O cenário de menor disponibilidade da água como insumo para os

processos produtivos, associado à tendência de aumento do custo de sua

captação e tratamento do efluente gerado, somado com o processo de maior

cobrança ambiental por parte da sociedade e a maior fiscalização dos órgãos

ambientais, são fatores que tem incentivado o setor industrial a buscar

programas de redução da captação de recursos hídricos e reuso de efluentes

líquidos. Até porque, de acordo com dados de Bernardi (2003 apud MIRRE,

15

2007), a indústria representa 20% do consumo de água no Brasil, sendo que

10% são extraídas diretamente dos corpos d’água e mais da metade é tratada

de forma inadequada ou não recebe nenhuma forma de tratamento. Fatos que

corroboram com El-Halwagi (1997), que há mais de uma década elencou o

impacto ambiental como um dos mais sérios desafios da indústria química.

Deste modo, segundo Almeida (2007), o setor empresarial tem passado

por mudanças precursoras de uma nova conscientização ambiental, o que

coloca em risco aquelas empresas que não priorizam as questões ambientais

em seus processos produtivos. Tudo isso culminando com uma grande

mudança de paradigma, também abordada por El-Halwagi (1997), onde no

passado cuidados ambientais estavam associados a aumento de custos,

atualmente incrementam de forma direta a rentabilidade da empresa, além de

deslocar o foco dos tratamentos “fim de tubo” para a prevenção da poluição na

fonte geradora.

1.1. OBJETIVO GERAL

Detectar oportunidades de minimização da geração de efluentes líquidos

dentro de uma Unidade de Tratamento de Água Industrial, visando o aumento

de sua eficiência hídrica e utilizando para isso uma das metodologias de

integração de processos disponíveis no mercado e de fácil implantação para

outros sistemas.

Isto pode ocorrer através do reuso de correntes intermediárias e/ou

utilização de fontes externas como alternativas de suprimento de água,

podendo levar a etapa de algum processo a aceitar uma água com qualidade

inferior da atual.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Conhecer e aplicar da metodologia de Integração de Processos;

• Sintetizar uma ou mais redes de transferência de massa que

alcancem o mínimo consumo de fonte externa de água e

consequentemente a mínima geração de efluentes.

16

1.3. CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA

Como estudo de caso foi escolhida a Unidade de Tratamento de Águas

(UTA) da Unidade de Insumos Básicos (UNIB) da Braskem S.A., localizada no

Pólo Petroquímico de Camaçari, por ser uma das principais geradoras de

efluentes líquidos do sistema inorgânico (SN) da empresa (corresponde a

aproximadamente 30% do total) e por tal iniciativa estar em perfeito

alinhamento com um de seus princípios escritos no Compromisso Público

quando da sua formação em 2002 (BRASKEM, 2002).

A Braskem, 3ª maior companhia industrial privada de capital brasileiro, é

uma empresa petroquímica com faturamento anual superior a R$ 24 bilhões e

produção de mais de 11 milhões de tonelada por ano de resinas

termoplásticas, petroquímicos básicos e intermediários (BRASKEM, 2008a).

Como líder no mercado de resinas da América Latina, tem a inovação

tecnológica como prioridade estratégica. Em 2005, investiu mais de R$ 150

milhões em Saúde, Segurança e Meio Ambiente, além de ser responsável pela

geração de 3,5 mil empregos diretos e mais 5 mil indiretos. Foi uma das 28

empresas brasileiras escolhidas para compor o Índice de Sustentabilidade

Empresarial da Bolsa de Valores de São Paulo (Bovespa) e a primeira indústria

brasileira a assinar a Declaração Internacional de Produção Mais Limpa, do

Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (BRASKEM, 2005a e b).

Dentre as 19 fábricas localizadas no Brasil, a UNIB situada na cidade de

Camaçari, é responsável pelo fornecimento dos principais petroquímicos

básicos e utilidades que serão usados principalmente nas empresas de

segunda geração da cadeia produtiva do plástico.

17

UNIBUNIB

FORNECEDORES INTERNACIONAISFORNECEDORES INTERNACIONAIS

OLEFINAS (UO)

AROMATICOS (UA)

UTILIDADESVAPOR / AR / AGUA / ENERGIA ELÉTRICA

RIO JOANESRIO JOANES

CLIENTES

PETROBRASRLAM

PETROBRASRLAM

C H E S FC H E S F

OUTRAS REFINARIAS DA PETROBRAS


TERMINAL DE ARATUTERMINAL DE ARATU

TRANSPETROTRANSPETRO

ÓLEO COMBUSTÍVEL

ÓLEO COMBUSTÍVEL

NAFTA

SEGUNDA GERAÇÃO

BRASKEM

GAS NATURAL

PETROBRAS

GAS NATURAL

PETROBRAS

NAFTANAFTA

CONDENSADO

CONDENSADOCONDENSADO

UNIBUNIB

FORNECEDORES INTERNACIONAISFORNECEDORES INTERNACIONAIS

OLEFINAS (UO)

AROMATICOS (UA)

UTILIDADESVAPOR / AR / AGUA / ENERGIA ELÉTRICA

RIO JOANESRIO JOANES

CLIENTES

PETROBRASRLAM

PETROBRASRLAM

C H E S FC H E S F



TERMINAL DE ARATUTERMINAL DE ARATU

TRANSPETROTRANSPETRO

ÓLEO COMBUSTÍVEL

ÓLEO COMBUSTÍVEL

NAFTA

SEGUNDA GERAÇÃO

BRASKEM

GAS NATURAL

PETROBRAS

GAS NATURAL

PETROBRAS

NAFTANAFTA

CONDENSADO

CONDENSADOCONDENSADO

Figura 01 – Fluxograma dos Processos na UNIB A Unidade de Tratamento de Água (UTA) da UNIB produz e fornece

Água Clarificada (AC), Água Desmineralizada (AD) e Água Potável (AP) para a

maioria das unidades do Pólo Petroquímico de Camaçari, a partir da captação

e tratamento de água subterrânea (aqüífero São Sebastião) e superficial (rio

Joanes). Com mais de 30 anos de operação, a UTA vem atendendo

adequadamente a demanda atual, apesar da sua relativa defasagem

tecnológica, em função da boa qualidade da sua água de alimentação.

Figura 02 – Vista Aérea da UTA (Planta 2)

18

1.4. JUSTIFICATIVA

A entrada em operação de novas plantas industriais no Pólo levará a um

crescimento em torno de 30% na demanda de água, sendo que grande parte

deste aumento tem previsão para ocorrer em 2009. Além disto, o crescimento

do consumo de água de Salvador impõe à Braskem a necessidade de procurar

novas fontes de suprimento, visto que parte da captação da Embasa também

ocorre no rio Joanes, e tem previsão de escassez em 2010 (PIRES, 2007).

A geração de efluentes na UNIB, principalmente no que diz respeito ao

sistema inorgânico, apresentou uma redução significativa ao longo dos últimos

dez anos (Gráfico 1). O que se justifica pelas diversas iniciativas, algumas

implantadas outras em curso, dentre as quais se destacam a implantação de

medições para monitoramento e controle de vazão na entrada e saída dos

processos, aprimoramento do balanço hídrico das Plantas Industriais,

melhorias na eficiência e na automação dos processos, programas de reuso e

reciclo, uso de indicadores relacionados ao consumo de água e geração de

efluentes, estudos técnicos com apoio de consultores especializados, além de

parcerias com instituições de ensino, como por exemplo, com a Universidade

Federal da Bahia (UFBA) nos projetos Braskem-Água e Ecobraskem, onde

foram produzidas listas de idéias com ganhos econômico-ambientais, sendo

estas de natureza dinâmica e a base para definição de novos projetos de

investimentos (BRASKEM; REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS E

MINIMIZAÇÃO DE RESÍDUOS, 2004, 2007).

No caso particular da UTA, podem-se citar três exemplos de idéias

surgidas nestes projetos: “Estudo de Recuperação de Alumínio do Lodo

Produzido na Clarificação”, “Segregação do Sistema de Água Filtrada da Água

Potável” (que irá permitir o reaproveitamento na UTA de correntes “menos

nobres” de outras áreas) e “Utilização da Bacia do Complexo Básico como

Fonte Alternativa de Suprimento de Água Bruta”.

19

514,00

397,00

327,16360,74

302,77319,93

229,53193,25

162,40

466,00484,43467,00

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07

ano

Figura 03 – Vazão Média Anual (m³/h) de Efluentes Inorgânicos na UNIB

Observa-se na Figura 03 que houve ao longo deste período muitas

melhorias incrementais. No entanto, nos próximos anos torna-se necessário o

desenvolvimento de estudos que proporcionem outros saltos relevantes na

redução deste indicador, visando à meta maior da empresa que é o “Efluente

Zero” com desenvolvimento sustentável.

No caso particular da UTA, o seu efluente líquido inorgânico contribui

com aproximadamente 50 m³/h do valor total. Este, depois de uma

neutralização, segue para CETREL, empresa responsável pela disposição de

boa parte do efluente líquido gerado no Complexo Industrial de Camaçari. A

destinação desta corrente tem um custo para a Braskem, que somado com os

custos variáveis de captação da água bruta e tratamento químico dentro da

UTA, representa mais de R$ 1,2 milhão por ano, tendo impacto direto no fluxo

de caixa da empresa e nos seus indicadores financeiros.

Além dos ganhos econômicos com a redução da geração de efluentes,

existem os ganhos intangíveis e/ou indiretos como a redução do risco de

receber multas ambientais, melhoria na imagem da empresa perante os

stakeholders (comunidades circunvizinhas, clientes e órgãos de controle

ambiental), valorização das ações da empresa no mercado de capital, além de

favorecer a obtenção de certificações ambientais (MUSTAFA, 1998).

20

1.5. DESCRIÇÃO DOS PRÓXIMOS CAPÍTULOS

O presente trabalho está dividido em Capítulos, Anexos e Apêndices

assim distribuídos:

• Capítulo 2 onde é caracterizado o processo de Tratamento de

Água Industrial, assim como identificada a etapa deste processo

onde ocorre a geração de efluente contínuo, a qual será o foco do

trabalho.

• Capítulo 3 que reúne a revisão da literatura existente sobre os

assuntos abordados neste trabalho, principalmente o histórico da

Integração de Processos quanto metodologia de redução da

geração de efluentes em um processo industrial.

• Capítulo 4 onde é detalhada a metodologia utilizada para a

aplicação da Integração de Processos em uma Unidade de

Tratamento de Água Industrial.

• Capítulo 5 que apresenta e discute os resultados obtidos com a

aplicação da metodologia do capítulo anterior.

• Capítulo 6 que traz as conclusões e recomendações para

trabalhos futuros.

• As Referências que constituem uma lista com todas as fontes de

consulta utilizadas na elaboração deste trabalho.

• Os Anexos que trazem informações não elaboradas pelo autor da

dissertação, mas que são importantes na ilustração de algumas

partes deste trabalho.

• Os Apêndices são Diagramas e Tabelas elaboradas pelo autor da

dissertação e que são informações complementares do presente

trabalho.

21

2. CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO

O processo de tratamento de água da UTA está dividido basicamente

em cinco etapas: Captação, Clarificação, Filtração, Desmineralização e

Potabilização (PIRES, 2007; BRASKEM, 2008c).

Figura 04 – Fluxograma Simplificado dos Processos na UTA

A captação de água bruta é realizada da barragem do rio Joanes na

Unidade de Captação do Joanes II (UCJ) e do aqüífero São Sebastião. A água

bruta superficial é captada através de quatro bombas centrífugas com

capacidade de 2 500 m3/h cada e enviada através de duas adutoras de

diâmetro nominal de 36” para o processo de clarificação. A captação da água

22

subterrânea é realizada através de 12 poços tubulares localizados em áreas

afastadas do complexo industrial e enviada por outras três adutoras. Devido à

sua qualidade, ela é utilizada como matéria prima principal nas plantas de

desmineralização, onde são removidos os sólidos totais dissolvidos, sendo

desnecessário pré-tratamento.

Figura 05 – Vista Aérea da Unidade de Captação do Joanes II

Na Clarificação é realizada a correção de alcalinidade (pH) com soda

cáustica, oxidação de matéria orgânica e desinfecção da água com cloro,

coagulação com sulfato de alumínio e floculação com polieletrólito não-iônico.

O processo ocorre em três clarificadores tipo compacto, de baixo tempo de

residência, com pequena agitação, onde acontece a coagulação, floculação e

sedimentação dos sólidos suspensos. A água clarificada, antes de ser enviada

para os consumidores, é armazenada em dois tanques com capacidade total

de aproximadamente 8 000 m3, onde é realizado o ajuste final de pH com

hidróxido de cálcio. No fundo dos clarificadores, a lama decantada nos

concentradores é drenada por gravidade, através de válvulas pneumáticas, e

enviada para o sistema de desidratação de lama, onde a mesma é

parcialmente desidratada, atingindo uma concentração de aproximadamente

23

16%, antes de ser enviada para uma empresa de fabricação de blocos

cerâmicos na cidade de Camaçari.

Figura 06 – Clarificadores Tipo Compacto

A água clarificada (AC) é utilizada, principalmente, como água de

resfriamento e água de serviço. Porém, uma pequena fração (cerca de 10%) é

filtrada em filtros rápidos de areia de taxa declinante para reduzir mais ainda o

teor de sólidos suspensos. Em uma parte desta água filtrada é realizado novo

ajuste de pH com carbonato de sódio e do teor de cloro livre com cloro gás,

para depois ser enviada para o sistema de água potável (AP) do Pólo

Petroquímico de Camaçari.

A outra parte da água filtrada se junta à água de poços para a produção

da Água Desmineralizada (AD) nas duas Plantas de Desmineralização (Desmin

I e II), que juntas colocam a UTA como a maior Unidade de Desmineralização

de Água da América Latina em termos de vazão (capacidade nominal de 2 000

m³/h).

O processo se inicia pela passagem desta corrente por filtros de carvão

ativado que possuem as funções de filtro de sólidos em suspensão e de

remoção do cloro livre existente na água de alimentação das Desmin’s, para

24

evitar a desativação da resina de troca iônica. A água, agora desclorada, é

enviada para 10 trocadores catiônicos onde os cátions são substituídos, ao

entrar em contato com a resina fortemente ácida, pelo cátion H+, produzindo

uma água denominada de descationizada, com pH bastante ácido. Em

seguida, visando aumentar o tempo de campanha das resinas aniônicas, essa

água passa por seis torres descarbonatadoras, cujo objetivo é a eliminação de

gás carbônico (CO2), através da reação entre o H+, CO3-2 e HCO3

-.

Depois, segue para 10 trocadores aniônicos para substituição, quando

em contato com as resinas fortemente básicas, dos ânions pelo grupo hidroxila

(OH-), formando novas moléculas de água e recompondo o pH para a faixa de

6,5 a 7,5. Finalmente, é realizado um ajuste fino através de 10 trocadores tipo

“leito misto”, constituídos de uma mistura de resinas fortemente ácida e

fortemente básica, com objetivo de reter qualquer fuga de íons dos leitos

anteriores.

Figura 07 – Fluxograma de Desmineralização da Água

A água desmineralizada obtida é armazenada em quatro tanques com

capacidade total de 24 000 m3 e é considerada de alta pureza com

condutividade na faixa de 0,1 a 0,3 µS/cm.

25

Figura 08 – Planta de Desmineralização II (Desmin II)

Agregado às Plantas de Desmineralização, existe um sistema de

tratamento de efluentes ácidos ou alcalinos provenientes das regenerações dos

vasos de troca iônica. Este sistema tem a finalidade de especificar o pH do

efluente das regenerações dos vasos de troca iônica, de acordo com os

padrões de controle ambiental. Depois de especificado é enviado à Central de

Tratamento de Efluente Líquidos - CETREL.

A água desmineralizada é utilizada principalmente na geração de vapor

para aquecimento de processo e acionamento de equipamentos rotativos

(turbogeradores de energia elétrica, bombas e compressores), através de

turbinas a vapor (MUSTAFA, 1998). Um Desenho Esquemático da UTA, assim

como os Fluxogramas Simplificados de todas estas etapas encontram-se nos

ANEXOS A, B e C, além dos Diagramas de Bloco que estão nos APÊNDICES

A e B.

A Tabela 1 mostra as respectivas capacidades nominais e a produção

média em cada área (BRASKEM, 2006):

26

Tabela 01 – Capacidades Nominais e Médias em 2006 da UTA

UTA Capacidade Nominal

(m3/h) Produção

Média em 2006 (m3/h)

Joanes 10 000 2 797 Captação

Poços 1 960 1 232

Água Clarificada 7 300 2 450

Água Filtrada* 2 300 -

Água Desmin 2 000 1 494

Água Potável 150 74

Geração de Efluentes - 56 * não é classificado como produto, apenas uma corrente intermediária.

Apenas como ilustração, se considerarmos que a quota média "per

capita" diária de consumo de água são 200 litros, a UTA teria um consumo

equivalente a uma cidade com uma população superior a 500 mil habitantes,

ou seja, no estado da Bahia apenas as cidades de Salvador e Feira de Santana

possuiriam um consumo superior (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA

E ESTATÍSTICA, 2006). Já a sua geração de efluentes seria suficiente para

suprir mais de 6 mil pessoas, caso esta corrente estivesse em condições de

potabilidade, conforme Portaria nº. 518/2004 do Ministério da Saúde (BRASIL,

2004).

Das etapas acima citadas, apenas a Desmineralização gera efluentes

líquidos em sua operação normal. Isto ocorre quando as resinas de troca iônica

encontram-se saturadas por substituição total dos íons hidrônios (H+) e

hidroxilas (OH-) por cátions e ânions presentes na água, determinando o final

da campanha dos respectivos trocadores iônicos. Neste momento começa o

processo de regeneração, que é exatamente a reação inversa da

desmineralização, estes cátions e anions serão substituídos por H+ e OH-

através da passagem pelo leito de resina, em contracorrente ao sentido normal

de operação, de ácidos ou bases (regenerante) a depender do tipo de resina,

seguido por processos de lavagem complementares (MUSTAFA, 1998).

27

2.1. RESINAS DE INTERCÂMBIO IÔNICO

As resinas de intercâmbio iônico são substâncias sintéticas insolúveis,

formadas pela combinação química de duas ou mais substâncias, estando

constituídas pela Matriz que é um reticulado de cadeias moleculares, nas quais

se incorporam os Grupos Fixos de Intercâmbio. Estes grupos podem ser

negativos ou positivos, e são os que realizam o intercâmbio iônico (também

podendo denominar-se Grupos Ativos). A matriz pode estar formada por

distintas substâncias. As primeiras resinas utilizavam fenol e formaldéido,

atualmente as mais comuns estão constituídas por poliestireno e

divinilbenzeno, e mais recentemente possuem a matriz acrílica.

As resinas têm forma esférica, com um diâmetro efetivo, normalmente,

entre 0,4 e 0,5 mm e dividem-se em dois grandes grupos: Resinas

Intercambiadoras de Cátions (com carga negativa) e Resinas Intercambiadoras

de Ânions (com carga positiva), dependendo dos grupos ativos que sejam

incorporados à matriz.

Estas resinas podem ainda ser caracterizadas como Resinas Fortes ou

Resinas Fracas, a depender se formam sais de ácidos e bases fortes ou fracas.

2.2. REGENERAÇÃO DAS RESINAS

Após o esgotamento da capacidade de troca iônica da resina, ou seja,

quando os grupos de intercâmbio estão ocupados por cátions ou ânions,

começando a apresentar fuga de íons indesejáveis, torna-se necessário se

iniciar o processo de regeneração da resina. Para isso, utiliza-se um ácido

(normalmente sulfúrico ou clorídrico) ou uma base (geralmente soda cáustica)

no caso das resinas serem catiônicas e aniônicas respectivamente, com a

finalidade de repor os íons hidrogênio ou hidroxilas.

As operações básicas de uma regeneração são:

• Contra-lavagem

É a passagem de um fluxo ascendente de água através do leito de

resinas com a finalidade de remover qualquer material retido pela ação filtrante

28

da resina, bem como reclassificar a resina em termos de partículas a fim de

minimizar problemas hidro-mecânicos, tais como perdas de carga no leito e

percolação do regenerante. Durante esta fase o leito deverá sofrer uma

expansão de, pelo menos 50 %, a um máximo de 80 %. Já nos vasos de leito

misto esta etapa também tem a finalidade separar as resinas aniônicas e

catiônicas para regeneração distintas ou separadas.

• Aplicação de Regenerante

É a etapa em que realmente se repõe o íon de troca da resina (H+ ou

OH-). Consiste na passagem de uma solução ácida ou básica, de concentração

pré-definida, de maneira a retornar a resina à forma química de interesse

(condição regenerada).

É a etapa mais importante do processo de “regeneração”, uma vez que

dela dependerá a qualidade da água produzida, o consumo específico de

regenerantes e, por conseqüência, a durabilidade da resina.

• Deslocamento (lavagem lenta)

É a passagem de um fluxo de água pelo leito, com baixa velocidade, de

maneira a deslocar o regenerante residual ainda existente nas tubulações e no

vaso, que ainda não teria entrado em contato com o leito de resinas.

• Enxágüe (lavagem rápida)

É a passagem de um fluxo de água pelo leito, com velocidade próxima à

da etapa de operação, de maneira a remover o restante de regenerante ainda

existente no leito. Esta velocidade é necessária para romper o equilíbrio iônico

entre os íons e os grupos funcionais da resina. Sendo que nesta fase, após

determinado período, o efluente já é recuperado para o tanque de água

clarificada.

Vale ressaltar que para uma operação satisfatória da resina em cada

uma das etapas mencionadas acima, torna-se necessário que a água, e/ou o

regenerante, ao passar através dela o faça distribuindo-se uniformemente,

permitindo um contato com cada partícula existente no leito.

29

3. REVISÃO DA LITERATURA

Segundo Wang e Smith (1994), se forem excluídas as possibilidades de

mudanças radicais no processo, existem três caminhos para se reduzir a

demanda de água e, consequentemente, a geração de efluentes:

I. Reuso: o efluente é reusado diretamente como corrente em outra

operação, pois o nível de contaminação não irá interferir no processo.

Neste caso consegue-se uma redução do consumo de água tratada.

Este arranjo pode exigir que o efluente seja misturado com outros

efluentes ou com água fresca.

Água tratada

OP1

OP2

OP3

Efluente

Figura 09 – Reuso do efluente do processo 2 no processo 1

II. Regeneração e reuso: o efluente de uma ou mais operações é

regenerado para remover total ou parcialmente um contaminante,

antes que seja reusado em outra operação. Neste caso também pode

ser necessário misturar com outras correntes ou com água fresca. Esta

solução reduz o consumo de água tratada, a geração de efluentes e a

carga de contaminantes em função do processo de regeneração.

30

OP1

OP2

OP3

Água tratada EfluenteReg

Figura 10 – Regeneração do efluente do processo 2 para ser reutilizado no processo 1

III. Regeneração e reciclo: primeiro o efluente é regenerado e então

reciclado na mesma operação. No entanto, é importante ter atenção

especial na concentração dos contaminantes não removidos na

regeneração a cada reciclo realizado. Neste caso, há também redução

da captação de água tratada, geração de efluentes e carga de

contaminantes.

OP1

OP2

OP3

Água tratada

Efluente

Reg

Figura 11 – Regeneração do efluente global para ser reutilizado no mesmo processo

No entanto, antes dos caminhos citados acima, é muito importante que

os processos estejam otimizados, ou seja, usem o mínimo de recurso hídrico,

etapa também chamada de “Conservação” por Mustafa (1998), que a define

como a fase da eliminação de vazamentos e desperdícios, melhorias em

procedimentos operacionais e alterações nos processos.

Depois disso, para se alcançar o desafio de minimização da geração de

efluentes sem mudanças de tecnologia, a Integração de Processos (IP)

apresenta-se como uma das ferramentas mais adequadas.

31

A IP é uma forma sistemática para identificar e corrigir ineficiência em

processos, pois analisa o processo global e as interações entre suas diferentes

etapas no lugar de considerar operações individuais (PESSOA, 2008).

Já El-Halwagi (1997) afirma que a IP oferece uma metodologia de

determinação dos objetivos globais do processo e sistematiza as tomadas de

decisão para o alcance dos mesmos.

De acordo com Hallale (2001 apud MIRRE, 2006), a IP cobre quatro

grandes áreas de aplicação, dentre as quais: uso eficiente de matérias-primas,

eficiência energética, redução de emissões e operacionalidade do processo.

Segundo Neto (2005 apud PEREIRA, 2007), as principais características

dos métodos de integração de processo são: uso de regras heurísticas

(conjunto de regras e métodos relacionados com a experiência) e fundamentos

termodinâmicos, e técnicas de otimização matemática. A tecnologia “pinch” faz

uso de fundamentos termodinâmicos e regras heurísticas.

Existe um método algoritmo para minimização do consumo de água

desenvolvido no Brasil que é o Diagrama de Fontes de Água (DFA). Ele

procura determinar a melhor combinação possível entre as correntes de

efluentes aquosos dos diversos processos com objetivo de minimizar a geração

total de efluentes, e, com isso, os custos a eles vinculados, utilizando para isso

também alguns princípios da Tecnologia Pinch. A figura 12 apresenta as

ferramentas utilizadas para Integração de Processos.

32

INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS

TECNOLOGIA PINCH

OTIMIZAÇÃO MATEMÁTICA

DIAGRAMA DE FONTES DE

ÁGUA

INTEGRAÇÃO MÁSSICA

INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA

WATER PINCH

PROGRAMAÇÃO LINEAR

PROGRAMAÇÃO NÃO-LINEAR

Figura 12 – Ferramentas de Integração de Processos

A otimização matemática não será abordada neste projeto, porém

Bagajewicz (2000) apresenta uma excelente revisão sobre estes

procedimentos.

3.1. TECNOLOGIA PINCH

A “Tecnologia Pinch” (também chamada de Tecnologia do Ponto de

Estrangulamento) surgiu no final da década de 70 como uma ferramenta para

projetar redes de transferência de calor em um momento de crise energética

mundial. Sua contribuição principal foi fornecer aos engenheiros conceitos

simples que eram utilizados de forma interativa, diferente dos métodos

computacionais utilizados naquela época. Usando os seus princípios, os

engenheiros podiam controlar as modificações do processo, direcionando o

projeto para soluções que ao mesmo tempo eram termodinamicamente

eficientes como também industrialmente aceitáveis (LINNHOFF, 1993).

O termo “Tecnologia Pinch” foi utilizado por Linnhoff (1984, apud

PEREIRA, 2007) para representar um novo conjunto de métodos

termodinâmicos que garantam o uso mínimo de energia necessária aos

33

processos industriais através de um projeto de Rede de Trocadores de Calor

(RTC). Para aplicações de consumo de água, surge em meados da década de

1990, com a síntese de Redes de Equipamentos de Transferência de Massa

(RETM) em analogia a síntese de RTC.

Até aquela época, um método bastante usado era o de “tentativa e erro”,

onde uma corrente praticamente limpa era usada em processos que possuíam

um efluente altamente contaminado. Este fato poderia até ser uma boa

premissa, no entanto, prejudicava a busca pela solução mais próxima do ponto

ótimo, que é o mínimo consumo de água fresca (WENZEL et al.,2002) .

Há 20 anos, se aplica com sucesso Análise Pinch para reduzir o

consumo de energia em processos individuais. Os resultados mais recentes em

aplicações de otimização do consumo de água alcançaram economias de água

fresca em torno de 15-40% e de efluentes de 20-50% (BAETENS, 2002).

3.1.1. Water Pinch

Conceito

A tecnologia “Water Pinch” é uma sistemática para análise de redes de

água visando à redução dos custos no processo, utilizando métodos gráficos

para identificar e otimizar as melhores oportunidades de reuso, regeneração e

tratamento de efluentes (YOO, ca. 2005).

De acordo com Smith (2005), a metodologia baseia-se no princípio de

que a água, em qualquer operação, torna-se mais contaminada quando em

contato com a corrente de processo e que este nível de contaminação aumenta

ao longo do processo de transferência de massa.

34

Figura 13 – Representação Gráfica do Uso da Água (adaptado de SMITH, 2005)

No entanto, se a vazão de água para uma determinada operação

diminui, mantendo a mesma transferência de contaminantes, a concentração

de saída da corrente de água irá aumentar, como é mostrado na Figura 14

através da maior inclinação da reta.

Figura 14 – Redução da Vazão de Água (adaptado de SMITH, 2005)

Esta redução de vazão será limitada por alguma restrição hidráulica do

processo (mínima vazão requerida) ou pela concentração máxima de saída da

35

corrente de água, em função de alguma restrição relacionada à solubilidade

máxima, ao limite de corrosão, limite de deposição, mínima força motriz de

transferência de massa ou máxima concentração de entrada para o tratamento

desta corrente. Caso ocorra esta redução em todas as operações, o processo

alcançaria o ponto de mínimo de consumo de água fresca, o que, por outro

lado, reduziria as oportunidades de reuso.

Para criar possibilidades de reuso de água entre as operações, algum

nível de entrada de contaminantes deve ser aceito. Nesta condição de entrada

e saída de contaminantes no seu nível máximo de concentração é que se

constrói a curva limite de água do referido processo, ou seja, a mínima força

motriz necessária para retirar determinada quantidade de contaminantes do

processo, e que é usada para definir a fronteira entre as concentrações

possíveis e impossíveis.

Figura 15 – Aumento do Nível de Contaminantes na Entrada (adaptado de SMITH, 2005)

36

Figura 16 – Curva Limite da Água (adaptado de SMITH, 2005)

Segundo Pereira (2007), a “Water Pinch” trata-se de um tipo de

integração mássica em operações com uso de água, baseando-se em

conceitos termodinâmicos e regras heurísticas, sendo dividida em três etapas:

I. Análise: identificar o ponto pinch, também chamado de ponto de

estrangulamento termodinâmico da rede, onde ocorre o mínimo

consumo de água e geração de efluentes em operações com uso de

água (Análise Water Pinch);

II. Síntese: projetar uma rede de consumo de água que alcance as metas

de vazão para água nova e efluente através do reuso, regeneração e

reciclo (Síntese Water Pinch);

III. Modificação: modificar uma rede existente de consumo de água,

visando maximizar o reuso e minimizar a geração de efluentes através

de mudanças efetivas no processo (Modificação Water Pinch).

O principal desafio da Análise Water Pinch é considerar todas as

operações de uso de água simultaneamente mesmo que não estejam

relacionadas ao mesmo equipamento. Consequentemente uma simples

operação pode envolver uma série de reações químicas e processos

mecânicos que podem limitar o reuso de água.

Sendo assim, para atingir o seu objetivo principal, que é identificar as

oportunidades de reuso que permitam projetar uma rede a mais próxima

possível da mínima vazão de água fresca, ela passa por três objetivos

37

intermediários: reduzir o consumo de água nova, ou seja, identificar fontes

secundárias de água; minimizar a vazão de descarte de efluentes e

consequentemente a sua concentração de contaminantes; e por último, atingir

o “zero efluente”, onde o efluente total de um processo é reutilizado (MANN,

1999).

Contudo, apresenta como principais desvantagens a complexidade na

aplicação para muitos contaminantes ou restrições, dificuldade para avaliações

econômicas e definição de arranjos da rede.

Histórico

Segundo Castro (1999), o problema de otimização do uso da água foi

relatado pela primeira vez por Takama e outros em 1980, gerando uma

superestrutura com todas as possíveis oportunidades de reuso e regeneração.

Depois El-Halwagi e Manousiouthakis em 1989 relataram um problema mais

geral de transferência de massa, onde os contaminantes de correntes ricas

eram transferidos para correntes pobres. Esta metodologia foi adaptada de

outra desenvolvida para rede de trocadores de calor por Linnhoff e Hindmarsh

em 1983. No entanto, o método apresentava a limitação de ser aplicado

apenas para um componente chave. Mais tarde, El-Halwagi e Manousiouthakis,

em 1990, automatizaram o ajuste e incluíram a regeneração, cuja solução

determinava o mínimo custo e o ponto “pinch” (limite da transferência de massa

entre as correntes ricas e pobres), utilizando programação linear. Esta

metodologia poderia considerar restrições especiais, como questões de

segurança de processo, considerações de controle e problemas de transporte,

dentre outros. Depois, uma programação linear inteira mista (MILP) foi

resolvida identificando o mínimo número de unidades de transferência de

massa consistente com o mínimo custo de utilidades.

Já Wang e Smith (1994) usaram, em casos de minimização de efluentes,

o conceito de curvas compostas e transferência vertical que continham os

limites de composição de cada processo em sistemas com um único ou com

múltiplos contaminantes, considerando também a regeneração de correntes. A

idéia básica era que o efluente pode ser usado diretamente em outra operação

quando esta puder aceitar o nível de contaminantes da anterior. Então,

38

identificaram o ponto “pinch”, que corresponde à mínima vazão global usada de

água fresca, para diferentes cenários mencionados. Ao final apresentaram um

algoritmo geral para aplicação em casos com múltiplos contaminantes.

No ano seguinte, Wang e Smith (1995) apresentaram uma extensão

desta metodologia, passando a considerar restrições de vazão, perda de água

ao longo do processo e múltiplas fontes de água. Os conceitos de reciclo local

e operações de divisão foram introduzidos, além de fornecer informações

suficientes para que fosse realizada uma avaliação preliminar de custos. Neste

mesmo ano, os autores também implementaram a metodologia para projetos

em batelada com uma nova representação gráfica para o problema.

No entanto, segundo Gomes e outros (2007), o método de Wang-Smith

não é aplicado em todas as situações. Um exemplo de falha é a determinação

do consumo mínimo de água quando a localização do ponto “pinch” muda com

a introdução de uma regeneração. Outra desvantagem é a necessidade de, em

algumas situações, utilizar uma operação de divisão para alcançar o consumo

mínimo, o que nem sempre é possível na prática. Para agravar, o procedimento

seria muito complexo quando para aplicação em casos com múltiplos

contaminantes.

Na tentativa de superar estas dificuldades, Kuo e Smith (1998 apud

GOMES et al., 2007) desenvolveram um novo método, que evitava operações

de divisão e era mais fácil compreender o impacto causado com o uso de uma

regeneração na localização do ponto “pinch” e no número de unidades de

transferência. Até este momento, todos estes métodos eram baseados em

aproximações gráficas e apresentavam limitações relacionadas ao número de

contaminantes. No mesmo ano, os mesmos Kuo e Smith (1998 apud GOMES,

2002) apresentaram uma metodologia para a síntese simultânea dos três

subsistemas que compõem um sistema global de água (sistemas de uso de

água, sistemas de regeneração e sistemas de tratamento de efluentes) fazendo

com que as interações entre estes subsistemas sejam consideradas nas

etapas de especificação de metas e de síntese da rede de transferência de

massa.

Também, tentando superar os problemas do método de Wang-Smith,

Castro e outros (1999) propuseram uma metodologia na qual o cálculo do

consumo mínimo e a síntese de redes eram simultaneamente realizadas. Esta

39

metodologia foi aplicada em sistemas com um único contaminante,

considerando os dois casos, reuso e regeneração com reuso, como

alternativas para reduzir a geração de efluentes líquidos, mas a operação de

divisão também poderia aparecer no final da rede, além de não levar em

consideração nenhum tipo de restrição.

Como Bagajewicz (2000) citou, Gomez e outros (2000) apresentaram

uma metodologia baseada na construção de um diagrama de intervalos de

concentrações. Primeiro, o método requer cálculos de consumo mínimo de

água. Depois disso, o digrama de concentrações, baseado na máxima

concentração de entrada e saída de todas as operações, é construído.

Novamente a metodologia apresentava limitações, pois foi aplicada com um

contaminante e considerou apenas o reuso como alternativa de minimização de

efluentes.

De acordo com Gomes (2002), Silva em 2001 apresentou um

procedimento baseado no trabalho de Castro e outros (1999) e o de Wang e

Smith (1994), para solução de problemas com um contaminante, sendo que no

mesmo ano Silva e outros apresentaram outra metodologia para aplicações

com múltiplos contaminantes, considerando reuso ou regeneração e reuso.

Neste último, o conceito de componente chave é utilizado, mas sem definição

de critério para sua escolha.

Naquele mesmo ano, Dunn e Wenzel (2001) apresentaram uma

metodologia gráfica onde no primeiro momento eles aplicavam o Diagrama

“Water Pinch” e depois o Diagrama de Mapeamento de Massa. Eles

resolveram o exemplo proposto por Wang e Smith (1994) propondo cinco

diferentes caminhos como possíveis soluções, mas eles consideraram as

vazões como fixas, sem avaliar possíveis restrições.

3.1.2. Diagrama de Fontes de Água

Conceito

O Diagrama de Fontes de Água (DFA) é um procedimento algorítmico

baseado em equações de balanço material e em regras heurísticas que

procuram determinar a melhor combinação possível entre as correntes de

40

efluentes aquosos de diversos processos, com o objetivo de minimizar os

custos a elas vinculados. Resumindo, segundo Pessoa (2008), o DFA é um

procedimento para minimização do consumo de água em processos químicos.

As regras heurísticas adotadas são as seguintes: i) as fontes externas

de água são utilizadas somente na indisponibilidade de fontes internas; ii) é

necessário que a maior quantidade de massa seja transferida dentro do mesmo

intervalo de concentração; iii) quando uma operação é dividida em vários

intervalos, a prioridade de alocação provém da corrente da mesma operação, o

que evita a divisão de operações; e iv) quando há mais de uma fonte de água

disponível, a escolha deve ser pela que contiver a mais alta concentração

(MIRRE; PESSOA, 2006).

O procedimento divide o processo em intervalos de concentração, cujos

limites são considerados como fontes internas de água, enquanto que a água

primária e a água regenerada são definidas como fontes externas.

Este método tem um aspecto gráfico mais simples para representar as

operações e as correntes de água e pode ser aplicado com objetivos

diferentes, de acordo com as necessidades de cada processo como: máximo

reuso, reuso com restrição de vazão, reuso com múltiplas fontes, reuso com

perdas no processo, regeneração e reuso, e regeneração e reciclo. Ele

também apresenta outras vantagens, como por exemplo: geração simultânea

de fluxogramas alternativos para o processo, determinação de poucos

intervalos de concentração e a definição de restrições de vazão apenas

precisam ser inseridas no estágio final de projeto (CASTRO, 1999).

A metodologia não define uma solução “ótima” para um determinado

problema, diferente de como ocorre com os métodos de otimização

matemática, mas aponta para soluções de menor consumo de água

(PEREIRA, 2007).

Histórico

Gomes (2002) aplicou o procedimento DFA para minimização de

efluentes líquidos, considerando casos de um ou múltiplos contaminantes.

Neste trabalho foram simulados diversos cenários, como por exemplo: reuso,

fontes alternativas de água, regeneração com reuso, regeneração com reciclo

41

e aplicação de restrições. Em todos eles, utilizaram-se exemplos da literatura,

obtendo bons resultados quando comparado ao encontrado aplicando outras

metodologias.

Delgado (2003) aprimorou a metodologia utilizada por Gomes (2002)

para casos de regeneração diferenciada em sistemas com múltiplos

contaminantes, ou seja, quando se deseja obter concentrações diferentes de

cada contaminante através da aplicação de regenerações específicas.

Delgado utilizou dados de casos industriais e também aplicou algumas

restrições, como: operações com perda ou ganho de vazão, operações com

vazão fixa, além de múltiplas fontes externas de água. Neste mesmo trabalho

também foi desenvolvido um procedimento para obtenção de dados industriais.

Stelling (2004) utilizou o DFA para propor um método de síntese

combinada de redes de equipamentos de transferência de massa e de

trocadores de calor, visando o menor custo operacional global do sistema. Para

isto, foi incorporada a variável temperatura de operação no procedimento DFA,

passando a considerar, além da transferência de contaminantes, o processo de

aquecimento e resfriamento entre as correntes.

Magalhães (2005) utilizou o DFA para comparar a eficiência da

regeneração centralizada e da distribuída dos efluentes de uma refinaria de

petróleo. Foi observado que, tanto em relação à vazão de consumo de água

fresca como em relação ao custo total, a regeneração centralizada obteve

melhores resultados, alcançando inclusive valores próximos ao descarte zero

de efluentes. Neste mesmo ano, Cunha e outros (2005) aplicaram o DFA para

máximo reuso em uma refinaria de petróleo para casos de um e de múltiplos

contaminantes.

No ano seguinte, Higo e Penha (2006) e Mirre e outros (2006) também

usaram a metodologia do DFA em processos de refino de petróleo para

múltiplos contaminantes. Os resultados obtidos neste trabalho voltaram a

confirmar a eficiência da metodologia na minimização do consumo de água

fresca, assim como na redução dos custos totais.

Santos (2007), visando automatizar a aplicação do DFA, desenvolveu

uma planilha eletrônica chamada de MINEA (Minimização de Efluentes

Aquosos), a qual pode ser utilizada tanto para máximo reuso de sistemas com

um único contaminante como para múltiplos, além da possibilidade de adoção

42

de restrições como, por exemplo: operações com perda de vazão e proibição

de determinados reusos entre operações. A validação do software ocorreu

utilizando dados de literatura e comparando os resultados obtidos. Neste

trabalho também foi proposto um critério para escolha dos contaminantes

chave.

Neste mesmo ano, Mirre (2007) aplicou o DFA para definição da meta

de consumo mínimo de água de processo em uma refinaria de petróleo. Este

trabalho considerou simultaneamente três contaminantes nas correntes e gerou

diferentes cenários por meio de reuso e/ou reciclo de correntes, incluindo

regeneradores. Destes, o que proporcionou o melhor resultado na redução dos

custos totais (cerca de 20%) foi aquele que considerou a estação de tratamento

de efluentes na configuração distribuída, ou seja, regenerando também as

correntes intermediárias de processo.

Delgado (2008) utilizou o DFA para desenvolver algoritmos para síntese

de sistemas de regeneração diferenciada e no tratamento final distribuído do

efluente, visando à mínima vazão de consumo de água e de efluente gerado,

assim como a seleção e determinação da seqüência de técnicas de tratamento

(síntese do sistema de regeneração). Os algoritmos foram aplicados a diversos

exemplos da literatura sendo obtidos resultados satisfatórios, com custos

semelhantes ou menores aos da literatura.

Ainda neste presente ano, Marques (2008) aplicou o DFA em diversos

estudos de caso, com um e com múltiplos contaminantes, visando à

minimização do consumo de água industrial e do seu descarte nos segmentos

de celulose e papel, alimentos (suco cítrico), têxtil e petroquímica. Para isso,

Marques (2008) utilizou dados de literatura e considerou diversas situações:

máximo reuso, regeneração com reuso, regeneração com reciclo e adoção de

algumas restrições. Em todos os segmentos industriais citados, foram obtidos

resultados significativos de redução de consumo de água, assim como

avaliações econômicas atrativas, o que consolidou a aplicação do DFA em

áreas industriais diferentes do refino de petróleo.

43

4. METODOLOGIA

Será utilizada a metodologia desenvolvida por Gomes e outros (2007),

baseada no Diagrama de Fontes de Água, pela praticidade e simplicidade

apresentada e por já ter sido utilizada na Braskem durante o projeto Braskem-

Água em parceira com a Universidade Federal da Bahia (UFBA) (BRASKEM;

REDE DE TECNOLOGIAS LIMPAS E MINIMIZAÇÃO DE RESÍDUOS, 2004).

Dois outros aspectos importantes também ajudaram na escolha: a

possibilidade de aplicação futura do método em casos de múltiplos

contaminantes e a grande variedade de simulações possíveis com cenários

diferentes, como máximo reuso, utilização de fontes alternativas de suprimento,

aplicação de regeneração e reciclo; sendo que todas estarão sempre norteadas

pelo objetivo geral que é a identificação de oportunidades visando à

minimização da geração de efluentes.

O escopo deste trabalho é projetar e avaliar tecnicamente as redes de

transferência de massa que possibilitem o máximo reuso dos efluentes dentro

do processo de desmineralização de água na UTA, inclusive com o uso de

fontes externas alternativas e o levantamento de restrições. Ao final da

aplicação do DFA, também será avaliada a possibilidade de reuso, na Planta

de Clarificação de Água, das demais correntes não aproveitadas na Desmin.

Toda a metodologia será aplicada em separado para diferentes contaminantes,

que serão chamados de contaminante-chave, em avaliações mono-

componente; mas por ultimo, será feita uma avaliação conjunta destes

contaminantes.

As etapas da metodologia usada são descritas a seguir:

44

4.1. LEVANTAMENTO DE DADOS

• Dados de Projeto

Nesta etapa foram mapeados todos os consumidores de água e

geradores de efluentes (APÊNDICES A e B), com seus respectivos

requerimentos em termos de quantidade (vazão) e qualidade (presença de

contaminantes) na entrada e saída de cada etapa definidos no projeto da UTA

(APÊNDICE C).

Para a conclusão deste levantamento, foram utilizadas as seguintes

fontes de informação: Manual de Operação da UTA, Fluxogramas de

Engenharia (P&I) e de Processo (PFD), além de consulta ao acervo técnico da

empresa e entrevistas com operadores, técnicos, engenheiros e especialistas

que trabalharam tanto no projeto de Partida como da Ampliação da UTA,

priorizando sempre os dados mais atualizados.

• Escolha dos Contaminantes Chaves

Em função de restrições financeiras e limitações de recursos (pessoal e

temporal) para o levantamento em laboratório dos dados reais correspondentes

a cada dado de projeto obtido na etapa anterior, tornou-se necessário a

escolha daqueles contaminantes mais importantes e críticos para o

desenvolvimento de um estudo de reuso em uma Unidade de Tratamento de

Água.

Dentre os inúmeros critérios para definir os contaminantes chave, há o

usado por Gomes (2002), ou seja, escolher aquele que apresente maior

possibilidade de reuso entre as operações. Para isto basta comparar a

concentração de saída da primeira operação (consumidora de água primária)

com a concentração de entrada das demais operações (consumidoras de água

secundária). Aquele contaminante que apresentar uma concentração de saída

menor que as concentrações de entrada das demais operações seria o

escolhido.

No entanto, neste trabalho foi utilizada nesta etapa a experiência dos

especialistas para determinar aqueles contaminantes mais importantes e

45

críticos em uma avaliação de reuso dentro de Planta de Desmineralização de

Água.

Sendo assim, foram pré-selecionados os seguintes contaminantes:

matéria orgânica, sólidos suspensos (SS), sílica e sólidos totais dissolvidos

(STD). Além destes, também foram levantados em laboratório o pH e a

condutividade de todas as correntes listadas no APÊNDICE C, pois estas

informações poderiam ser importantes durante a fase de análise crítica das

redes de transferência de massa projetadas.

Contudo, para fins de aplicação da metodologia do Diagrama de Fontes

de Água (DFA), os contaminantes chave escolhidos foram sílica, sólidos

suspensos (SS) e sólidos totais dissolvidos (STD), já que estes são parâmetros

diretos de contaminação, representam adequadamente o sistema e são

inclusive objeto de acompanhamento do processo por parte da engenharia,

ficando os demais como histórico para consultas futuras.

• Dados Experimentais de Contaminação

Nesta fase, elaborou-se um planejamento experimental, onde se

definiram quais seriam os pontos de coleta e como seriam realizadas, além da

escolha dos métodos de análise para cada parâmetro, listados na Tabela 02,

com suas respectivas incertezas associadas, informadas pelo Laboratório da

UNIB.

Tabela 02 – Métodos Utilizados para as Análises

ANÁLISE MÉTODO REPETITIVIDADE (%)

Matéria Orgânica (DQO) Colorimétrico 9,2

Sólidos Suspensos Gravimétrico 0,5

Sílica Colorimétrico 28,5

Sólidos Totais Dissolvidos Condutivímetro 0,7

pH Potenciométrico 6,0

Condutividade Condutivímetro 2,0

46

Nesta fase também se assumiram alguns cuidados:

a) No caso das análises do processo de desmineralização, coletar

as amostras em um vaso de troca iônica por Planta, ou seja, um

vaso catiônico da Desmin I e outro da Desmin II, um vaso

aniônico da Desmin I e outro da Desmin II, e assim por diante

para que fosse avaliado se existiam grandes variações entre as

Plantas.

b) Escolha do pior cenário de contaminação e ineficiência, ou seja,

as coletas deveriam ser feitas nos vasos de troca iônica que

possuíam a resina e o carvão ativado com os maiores tempos de

operação por bateria;

Tabela 03 – Escolha dos Vasos da Desmin

BATERIA VASO FABRICANTE TIPO ANODESCLORADOR I V-5201A Calgon AP4-60 jan/07

CATIONS I V-5202B DOW Marathon 11 mar/00ANIONS I V-5203D DOW Marathon 11 mai/99

Rohm and Haas IR 200CBayer MP-500

DESCLORADOR II V-5201E Calgon AP4-60 jan/07CATIONS II V-5202H Rohm and Haas IR-252 RF mai/96ANIONS II V-5203I Rohm and Haas IRA 405 Cl jun/05

Rohm and Haas IR 200CRohm and Haas Amberlite IRA 900 Cl

MISTO I

MISTO II

V-5204J

V-5404G jan/01

jan/01

c) No caso de correntes que não variavam a sua qualidade ao longo

do tempo da operação, coletou-se apenas uma amostra. Já

naquelas em que ocorria variação da concentração dos

contaminantes, foram coletadas três amostras: uma no primeiro

minuto, outra na metade do tempo total e a terceira no minuto

final da operação, para que se obtivesse uma média da

contaminação ao longo do tempo.

4.2. ANÁLISE CRÍTICA DOS DADOS

Os resultados das análises realizadas pelo Laboratório Braskem,

passaram por uma análise critica realizada por parte da engenharia da

47

Braskem (Operação, Processo e Laboratório), além da participação de

especialistas e fabricantes de resina, seguindo quatro premissas:

a) Eliminação daquelas correntes que não são geradoras de efluente

(por exemplo: as correntes de processo).

b) Eliminação daquelas correntes que já são reusadas atualmente

(por exemplo: fase de contra-lavagem dos descloradores e de

recuperação dos vasos de troca iônica).

c) Coerência entre os resultados de etapas consumidoras do mesmo

tipo de água e com a especificação ou informação de projeto

desta corrente, caso existisse.

Com isso, elaborou-se a Tabela de Dados Reais com as concentrações

de entrada e saída dos três contaminantes chaves escolhidos de todas as

operações geradoras de efluente nas plantas de Desmin da UTA (APÊNDICE

D).

Para a obtenção dos dados experimentais de vazão em cada operação

selecionada, utilizou-se a vazão horária de projeto (m³/h) e, com a estimativa

de tempo de duração e a freqüência de ocorrência destas durante o período de

um mês, calculou-se o volume gerado de efluente mensal. Este artifício foi

necessário para viabilizar a aplicação do DFA para processos contínuos, já que

as etapas geradoras de efluente eram processos em batelada. A tabela com a

memória de cálculo para a obtenção destas vazões mensais está no

APÊNDICE E.

Com a intenção de simplificar a aplicação da metodologia ao máximo

possível, sem perder na qualidade do resultado, todas as operações

redundantes entre a Desmin I e II foram unificadas, somando-se as vazões

individuais e calculando a média da concentração de entrada e saída de cada

contaminante. Além disso, especificamente nas etapas de aplicação e

deslocamento dos vasos de leito misto, onde existem duas correntes de

entrada, o mesmo procedimento anterior foi adotado.

Finalmente com a adoção das premissas e simplificações anteriores,

chegou-se ao Diagrama de Blocos do APÊNDICE F, onde estão ilustradas

todas as operações geradoras de efluente contínuo (Op) e aquelas

consideradas fontes externas de água (Fe) das Plantas de Desmineralização

48

de Água da UTA, já que não são consumidoras de água, com suas respectivas

concentrações e vazões envolvidas.

• Tratamento Estatístico

Em função da ausência de uma série histórica de dados experimentais,

não foi possível calcular o desvio padrão das concentrações de entrada e saída

das operações avaliadas no APÊNDICE F, e consequentemente a incerteza

expandida de cada resultado. Sendo assim, informou-se apenas a incerteza

associada ao método de análise desenvolvido pelo Laboratório da Braskem (%

repetitividade), citado na Tabela 02, para utilização em trabalhos futuros de

avaliação econômica das redes de transferência de massa propostas ao final

deste estudo.

4.3. APLICAÇÃO DO DFA

O Diagrama de Fontes de Água divide o processo em intervalos de

concentração e permite que a água seja reusada entre estes intervalos. Os

limites de concentração de cada intervalo são considerados fontes internas de

água. Já a água fresca e água regenerada são consideradas fontes externas

de água.

O procedimento apresentado neste projeto está exemplificado para o

cenário de máximo reuso na UTA utilizando como contaminante chave o STD.

No entanto a metodologia é exatamente igual para os demais contaminantes

escolhidos na etapa anterior (SS e Sílica), assim como para uma grande

variedade de processos, sempre usando apenas cálculos manuais. Além disso,

o procedimento está baseado na premissa básica de que a carga de

contaminantes removida em cada intervalo é sempre fixa, independente da

vazão e concentração de entrada da corrente.

Para a construção de todos os DFA e Redes de Transferência de Massa

(RTM) foram utilizadas planilhas eletrônicas.

Como premissa em todos os DFA, não foram consideradas as

operações que geravam menos de 20 m³ por mês de efluente, com a finalidade

de concentrar esforços nas operações com maior potencial de minimização de

49

efluentes. Além disso, foram também eliminadas as operações em que a

contaminação não aumentava, ou seja, não ocorria a transferência de massa

do contaminante avaliado do processo para a corrente de água.

Em todos os cenários, considerou-se que a água fresca era ilimitada e

possuía a seguinte composição: 0,0 ppm de SS, 1,00 ppm de STD e 100,0 ppb

de Sílica, que é o perfil atual de qualidade da água de alimentação da Desmin.

Passo 1: Montagem da Tabela de Oportunidades com as vazões limite para

cada operação, classificando-as em ordem crescente de concentração de

entrada e saída do contaminante chave.

Tabela 04 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais – Sólidos Totais Dissolvidos)

Operação Vazão limite (m³/mês)

Contaminante Chave Cin (ppm) Cout (ppm) Descrição

OP15 240,00 STD 1,00 6520,00 Deslocamento dos Ânions IOP12 240,00 STD 1,00 85700,00 Aplicação dos Ânions IOP14 192,00 STD 3,00 17682,00 Aplicação II dos Ânions IIOP13 144,00 STD 3,00 46509,67 Aplicação I dos Ânions IIOP16 288,00 STD 3,00 50550,00 Deslocamento I dos Ânions IIOP7 856,67 STD 46,00 4176,50 Enxague dos Cátions I e IIOP1 91,43 STD 71,25 112,50 Contra-lavagem dos Cátions I e IIOP17 200,00 STD 100,00 5600,00 Deslocamento II dos Ânions IIOP4 213,33 STD 100,00 20156,67 Aplicação I dos Cátions IIOP5 240,00 STD 100,00 56133,33 Aplicação II dos Cátions IIOP18 90,00 STD 118,50 3495,67 Enxague dos Ânions I e IIOP6 820,00 STD 120,00 65260,00 Deslocamento dos Cátions I e IIOP3 500,00 STD 140,00 62385,33 Aplicação dos Cátions I

Passo 2: Dividir o problema em intervalos crescentes de concentração, que

são limitados pelas concentrações das fontes externas de água (água

deanionizada como fonte primária a 1,00 ppm e as correntes de rebaixamento

dos vasos catiônicos I, aniônicos I e leitos misto I e II como fontes alternativas

com 155,33 ppm, 14,33 ppm e 4 155,00 ppm respectivamente) e pelas

concentrações de todas as correntes de entrada e saída, sendo que estas

últimas são consideradas como fontes internas de água.

50

Intervalo 1 2 3 4 5 6

Conc. (ppm) 1,00 3,00 14,33 46,00 71,25 100,00

Figura 17 – Representação gráfica (parcial) dos intervalos de concentração no DFA-STD

Passo 3: Representar cada operação com uma seta cuja origem é uma caixa

de identificação da operação, localizada na respectiva concentração máxima

de entrada dirigindo-se até a concentração máxima de saída. As operações

são localizadas do topo para o fundo do DFA, ordenadas usando a

concentração de entrada como referência, sendo que sua vazão limite é

apresentada em uma coluna no lado esquerdo do diagrama.


Conc. (ppm) 1,00 3,00 14,33 46,00 71,25 100,00Vazão (m³/mês)

240,00

240,00

192,00

OP15

OP12

OP14

Figura 18 – Representação gráfica (parcial) das operações no DFA-STD

Passo 4: Calcular a quantidade mássica de contaminantes (kg/mês) que serão

transferidos em cada operação e em cada intervalo, utilizando a Equação 1.

)( ninfknk CCfm −=Δ (1)

Onde:

51

nkmΔ é quantidade mássica de contaminante transferida na operação k no

intervalo n;

Cf n é a concentração final do intervalo n;

Ci n é a concentração inicial do intervalo n; e

fk é a vazão mássica limite da operação k.

Os resultados obtidos podem ser observados na Figura 19 sob as setas,

escritos na coloração azul e expressos em kg/mês.



240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00

240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00

192,002,18 6,08 4,85 5,52 2,40

OP15

OP12

OP14

Figura 19 – Representação gráfica (parcial) das quantidades mássicas transferidas no DFA-

STD

Passo 5: Sintetizar a rede de transferência de massa, através do cálculo da

vazão necessária para a remoção dos contaminantes em cada intervalo,

considerando as fontes externas de água e as oportunidades de reuso de

água, ou seja, fontes internas.

Para o cálculo da vazão de água requerida da fonte de água p pela

operação k, no intervalo de concentração n, utilizam-se as seguintes equações:

Fontes externas:

epfn

njfnnN

jijknkne

pkn CC

CCfmf

fia

−

−−Δ=

∑ =])[(,

1 (2)

onde Cnj é a concentração na qual a fonte interna j é usada no intervalo n, Cep a

concentração da fonte externa p, Cfn a concentração final do intervalo n e Nfia,n

é o número de fontes internas disponíveis no intervalo n. Pela ordem de

cálculo, se houver utilização de fonte interna no intervalo, os valores dos

52

respectivos fijkn são calculados antes do fepkn. A parcela do somatório na

Equação 3 representa a quantidade de contaminante retirada pelas fontes

internas, na operação k no intervalo n, que tem preferência sobre as fontes

externas.

Fontes internas:

ipfn

njfnp

pjijknkni

pkn CC

CCfmf

−

−−Δ=

∑ −=])[(

1 (3)

Após cálculo das vazões requeridas de fonte externa e interna para cada

intervalo em todas as operações, completa-se o Diagrama de Fontes de Água

com a indicação dos possíveis reusos e reciclos através de símbolos

geométricos (círculos, losangos e/ou triângulos) mostrados na Figura 20.



240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00

192,00 163,19 163,19 163,19 192,00 192,00 192,002,18 6,08 4,85 5,52 2,40

28,81

OP15

OP12

OP14

FE11

Figura 20 – Representação gráfica (parcial) das vazões consumidas em cada intervalo no DFA-

STD

O consumo mínimo de água fresca, que no caso da aplicação do DFA

considerando o STD como único contaminante foi de 3 758,68 m³/mês (ver o

DFA completo no próximo capítulo), é calculado pela soma das vazões que

deixam o primeiro intervalo de concentração no DFA completo ou através da

Equação 4. Já o ponto “pinch” (3 495,67 ppm, neste caso) é identificado como

o valor de concentração, no mesmo diagrama, onde ocorreu a redução na

quantidade de vazão total necessária de fonte externa.

∑ ∑= == op iN

k

N

iepki

ep ff

1 1 (4)

53

A mínima vazão de consumo de água primária deve ser garantida

atendendo a três premissas heurísticas:

i) As fontes externas somente deverão ser usadas na

indisponibilidade de fonte interna, tanto em quantidade (vazão) quanto

em qualidade (concentração). A prioridade é sempre da proveniente da

mesma operação, o que evita a divisão de operações.

ii) Para uma dada operação, a fonte de água utilizada em certo

intervalo de concentração deve absorver a quantidade de massa a ser

transferida no respectivo intervalo, o que assegura a não violação das

concentrações máximas de entrada e de saída.

iii) A qualidade da água a ser reusada deve sempre atender

àquela de menor valor agregado, ou seja, a de maior concentração de

contaminantes. Além disso, a vazão de água deverá provir

preferencialmente de intervalos de concentração anteriores. Em casos

contrários a essas possibilidades, a fonte a ser usada será de água

primária.

O ganho de encontrar o ponto “pinch”, também chamado de “ponto de

estrangulamento”, é identificar quais são as operações que realmente

proporcionam a redução de consumo de água fresca, ou seja, quais são as

operações que passam pelo “pinch”. Com isso, os custos de análise e

otimização de processo são bastante reduzidos, já que não precisam ser

analisadas todas as operações. Neste caso, por exemplo, a operação 1 não

precisa ser otimizada, já que não irá influenciar na redução do consumo de

água primária (ver DFA completo no capítulo 5).

Outra conclusão fruto da identificação do ponto “pinch” é que só é

possível reduzir ainda mais o consumo de água fresca através da aplicação de

um regenerador, se a concentração na saída deste for menor que a do “pinch”.

Passo 6: Avaliar quais as correntes de efluente que mesmo após não terem

sido reaproveitadas na Desmin com a aplicação do DFA, podem ser reusadas

nas correntes de processo da Clarificação (água superficial, água subterrânea,

água clarificada e água filtrada), através da comparação entre a carga do

contaminante no respectivo efluente e a concentração do mesmo contaminante

54

na corrente de processo, visando reduzir ainda mais a captação de água

primária e, consequentemente, a vazão geral de efluente da UTA.

Ao final das seis etapas, é feita a montagem da RTM visando o máximo

reuso e mínimo consumo de fonte primária de água na UTA. Nas redes, as

operações listadas no DFA são representadas por retângulos, onde “Op”

representa uma operação e “Fe” uma fonte externa de água, as setas

representam o fluxo da corrente, o símbolo “M” significa um ponto de mistura e

o “D” um divisor, sendo que ambos na prática serão pontos de armazenamento

e bombeio das respectivas correntes de efluente.

20,33 20,33100,00 509,17 90,11

100,00 53.100,0015.000,00

84,08 240,00 240,00100,00 8.028,50 53.100,00

35,5911.466,67

149,8953.100,00

M

OP19

FE11

FE2

OP15 D

Figura 21 – Representação gráfica (parcial) da RTM-STD

Para o exemplo acima, quando se considerou o STD como único

contaminante, a rede completa está apresentada no capítulo 5, assim como

para os demais contaminantes chave.

4.4. LEVANTAMENTO DAS RESTRIÇÕES

Todos os DFA e RTM geradas utilizaram os valores experimentais do

processo, ou seja, as concentrações informadas no APÊNDICE F. O objetivo

era verificar qual seria a redução da captação de água primária e a geração de

efluente apenas com a aplicação da metodologia de integração de processo.

No entanto, existe uma etapa posterior muito importante, que é o

levantamento das restrições do processo, sejam elas informadas no projeto ou

por especialistas ou pelos fabricantes das resinas de troca iônica.

55

As quatro restrições a reuso identificadas neste processo são as

seguintes:

1. Vazões fixas, em função da necessidade de um tempo mínimo de

contato entre o fluido regenerante e o de processo, e ser esta uma das

variáveis mais importantes para a eficiência das operações.

2. Concentrações máximas de entrada, ou seja, qual seria o máximo

admissível de contaminação na entrada de cada operação, mantendo a

segurança do processo e a qualidade do produto final, mas ao mesmo

tempo buscando aumentar as possibilidades de reuso dentro do

processo.

3. O efluente das operações de aplicação de ácido nas resinas catiônicas

não pode ser reusado na entrada da operação de aplicação de soda nas

resinas aniônicas e vice-versa, para evitar a neutralização prévia do

excesso de regenerante necessário nestas operações.

4. O efluente da aplicação de regenerante nas resinas catiônicas não pode

ser reusado nas operações de aplicação dos Cátions I nem na aplicação

I dos Cátions II, para evitar a precipitação de sulfato de cálcio na resina,

o que comprometeria o desempenho da mesma.

Outro ponto de atenção neste trabalho é a não adoção de reciclo nas

operações, a fim de evitar qualquer risco de concentração de algum outro

contaminante não considerado.

Sendo assim, rearranjando a Equação 1, obtem-se a Equação 5, que é

utilizada para calcular as concentrações máximas finais em cada operação, a

partir de concentrações máximas iniciais e vazões constantes, além da

quantidade de transferência de contaminantes que é fixa e uma das heurísticas

da metodologia.

nimáxk

knnfmáx C

fm

C +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ= (5)

Onde:

Cmáx f n é a concentração final máxima do intervalo n;

Cmáx i n é a concentração inicial máxima do intervalo n;

fk é a vazão mássica limite da operação k; e

56

Δm kn é a quantidade mássica de contaminantes transferida da operação k no

intervalo n.

Com estes dados formando as novas Tabelas de Oportunidades, aplica-

se novamente a metodologia para a geração dos DFA e RTM chamados de

potenciais, todos apresentados no capítulo seguinte.

Vale reforçar que, assim como anteriormente, não estão consideradas

as operações que geravam menos de 20 m³ por mês de efluente nem as

operações em que a contaminação não aumentava. Além disso, a transferência

mássica do contaminante-chave por operação nas Tabelas de Oportunidade

com e sem restrição são exatamente iguais.

4.5. AVALIAÇÃO CONJUNTA

Após a construção das RTM potenciais para mono-componentes,

verificou-se se as concentrações de entrada para os demais contaminantes

foram satisfeitas em cada reuso proposto, o que foi chamado de avaliação

conjunta. Para estes cálculos, utilizou-se da Equação 6.

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ∗= ∑

m

zzxmx Q

QCC (6)

Onde:

Cx m é a concentração do contaminante x na mistura;

Cx z é a concentração do contaminante x na operação z;

Qz é a vazão da operação z; e

Qm é a vazão total da mistura.

Em caso negativo, calculou-se qual seria o aumento necessário de água

fresca na entrada de cada operação, para que o nível de contaminação dos

três contaminantes chave estivesse abaixo do permitido. Em seguida,

comparou-se este valor com a vazão original de água fresca sem a aplicação

da metodologia, se fosse maior o reuso era eliminado, se fosse menor, o

aumento de água fresca era adotado. Após estas verificações conjuntas, as

RTM foram revisadas e estão demonstradas no capitulo seguinte.

57

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

As Tabelas de Oportunidade com os dados experimentais de Sólidos

Suspensos e Sílica estão apresentadas nas Tabelas 05 e 06. Já a

correspondente a Sólidos Totais Dissolvidos foi apresentada durante o

detalhamento da metodologia no capitulo anterior (Tabela 04).

Tabela 05 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais – Sólidos Suspensos)


Contaminante Chave Cin (ppm) Cout (ppm) Descrição

OP12 240,00 SS 0,0 4,0 Aplicação dos Ânions IOP3 500,00 SS 0,0 8,0 Aplicação dos Cátions IOP17 200,00 SS 0,0 10,0 Deslocamento II dos Ânions IIOP19 20,33 SS 0,0 14,8 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e IIOP15 240,00 SS 0,0 16,7 Deslocamento dos Ânions IOP16 288,00 SS 0,0 19,0 Deslocamento I dos Ânions IIOP7 856,67 SS 0,0 22,0 Enxague dos Cátions I e IIOP14 192,00 SS 0,0 25,0 Aplicação II dos Ânions IIOP18 90,00 SS 0,0 25,7 Enxague dos Ânions I e IIOP5 240,00 SS 0,0 31,3 Aplicação II dos Cátions IIOP6 820,00 SS 0,0 33,0 Deslocamento dos Cátions I e IIOP4 213,33 SS 0,0 33,3 Aplicação I dos Cátions IIOP13 144,00 SS 0,0 42,3 Aplicação I dos Ânions IIOP1 91,43 SS 0,0 47,0 Contra-lavagem dos Cátions I e II

Tabela 06 – Tabela de Oportunidades (Dados Experimentais - Sílica)


Contaminante Chave Cin (ppb) Cout (ppb) Descrição

OP19 20,33 Silica 100,0 309,2 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e IIOP15 240,00 Silica 100,0 38200,0 Deslocamento dos Ânions IOP16 288,00 Silica 100,0 202625,0 Deslocamento I dos Ânions IIOP14 192,00 Silica 100,0 294600,0 Aplicação II dos Ânions IIOP12 240,00 Silica 100,0 409700,0 Aplicação dos Ânions IOP13 144,00 Silica 100,0 9485833,3 Aplicação I dos Ânions II

58

De posse dos dados das Tabelas 04, 05 e 06 e aplicando a metodologia

descrita no capítulo anterior, obtiveram-se os DFA e, em seguida, construíram-

se as RTM, visando sempre o mínimo de geração de efluente.

Para a perfeita compreensão dos DFA mostrados neste capitulo, deve-

se entender que quando algum símbolo geométrico (losango, triângulo ou

círculo) aparecer no final de uma operação (final da seta) e reaparecer com a

mesma cor no mesmo intervalo, mas em outra operação, está se sugerindo

uma oportunidade de reuso da primeira para a segunda operação, com uma

vazão que está indicada em cima da linha tracejada.

Verifica-se no DFA dos dados experimentais de contaminação para

Sólidos Suspensos (Tabela 07), que não há nenhuma oportunidade de reuso

de correntes dentro das Plantas de Desmin, mas apenas quando a integração

ocorre com a Planta de Clarificação, mostrada na sua respectiva RTM (Figura

22). Esta proposta de rede proporciona uma redução de 63,52% de geração de

efluente, e o ponto pinch ocorre em 4,0 ppm.

Já no DFA tendo como contaminante chave os Sólidos Totais

Dissolvidos (Tabela 08), obteve-se como ponto pinch a concentração de 3

495,67 ppm e foram utilizadas duas fontes externas (Fe2 e Fe11), sendo que a

RTM correspondente proporcionou uma redução de 8,67% na geração de

efluente (Figura 23).

No caso da avaliação mono-componente para a Sílica, a aplicação do

DFA não apresentou nenhum reuso (Tabela 09) interno na Desmin, além de

também não usar nenhuma fonte externa alternativa. O seu ponto pinch é

309,2 ppb e a RTM proposta (Figura 24) possibilitou apenas um reuso na

Clarificação, alcançando assim uma redução muito pequena de 1,81%.

59

Tabela 07 – DFA com Dados Experimentais de Sólidos Suspensos

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Conc. (ppm) 0,00 4,00 4,67 7,33 8,00 10,00 12,00 14,83 16,67 19,00 22,00 25,00 25,67 31,33 33,00 33,33 42,33 47,00Vazão (m³/mês)

240,00 240,000,96

500,00 500,00 500,00 500,00 500,002,00 0,34 1,33 0,34

200,00 200,00 200,00 200,00 200,00 200,000,80 0,13 0,53 0,13 0,40

20,33 20,33 20,33 20,33 20,33 20,33 20,33 20,330,08 0,01 0,05 0,01 0,04 0,04 0,06

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,96 0,16 0,64 0,16 0,48 0,48 0,68 0,44

288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,001,15 0,19 0,77 0,19 0,58 0,58 0,82 0,53 0,67

856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,673,43 0,57 2,28 0,57 1,71 1,71 2,42 1,58 2,00 2,57

192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,000,77 0,13 0,51 0,13 0,38 0,38 0,54 0,35 0,45 0,58 0,58

90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,000,36 0,06 0,24 0,06 0,18 0,18 0,25 0,17 0,21 0,27 0,27 0,06

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,96 0,16 0,64 0,16 0,48 0,48 0,68 0,44 0,56 0,72 0,72 0,16 1,36

820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,003,28 0,55 2,18 0,55 1,64 1,64 2,32 1,51 1,91 2,46 2,46 0,55 4,64 1,37

213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,330,85 0,14 0,57 0,14 0,43 0,43 0,60 0,39 0,50 0,64 0,64 0,14 1,21 0,36 0,07

144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,000,58 0,10 0,38 0,10 0,29 0,29 0,41 0,26 0,34 0,43 0,43 0,10 0,82 0,24 0,05 1,30

91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,430,37 0,06 0,24 0,06 0,18 0,18 0,26 0,17 0,21 0,27 0,27 0,06 0,52 0,15 0,03 0,82 0,43

Total 4.135,76 4.135,76 3.895,76 3.895,76 3.895,76 3.395,76 3.195,76 3.195,76 3.175,43 2.935,43 2.647,43 1.790,76 1.598,76 1.508,76 1.268,76 448,76 235,43 91,43Pinch

OP12

OP19

OP3

OP17

OP15

OP16

OP7

OP14

OP18

OP5

OP6

OP4

OP13

OP1

60

240,00 240,00 192,00 192,00 LEGENDA4,00 0,00 0,00 25,00 OP12 Aplicação dos Ânions I

OP3 Aplicação dos Cátions I500,00 500,00 90,00 90,00 OP17 Deslocamento II dos Ânions II8,00 0,00 0,00 25,67 OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e II

OP15 Deslocamento dos Ânions I200,00 200,00 240,00 240,00 OP16 Deslocamento I dos Ânions II10,00 0,00 0,00 31,33 OP7 Enxague dos Cátions I e II

OP14 Aplicação II dos Ânions II20,33 20,33 2.345,00 1.790,76 820,00 820,00 OP18 Enxague dos Ânions I e II14,83 0,00 0,00 0,00 0,00 33,00 OP5 Aplicação II dos Cátions II

OP6 Deslocamento dos Cátions I e II240,00 240,00 213,33 213,33 OP4 Aplicação I dos Cátions II16,67 0,00 0,00 33,33 OP13 Aplicação I dos Ânions II

OP1 Contra-lavagem dos Cátions I e II288,00 288,00 144,00 144,00 ASUPE Água Superficial19,00 0,00 0,00 42,33 ACLAR Água Clarificada

856,67 856,67 91,43 91,4322,00 0,00 0,00 47,00

AF D

OP3

OP17

OP19

OP15

OP16

OP12

OP7

OP18

OP5

OP6

OP4

OP13

OP14

OP1

D

ACLAR

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

Figura 22 – RTM para Dados Experimentais de Sólidos Suspensos

61

Tabela 08 – DFA com Dados Experimentais de Sólidos Totais Dissolvidos

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 17 18 19 20 21 22

Conc. (ppm) 1,00 3,00 14,33 46,00 71,25 100,00 112,50 118,50 120,00 140,00 155,33 3.495,67 4.155,00 4.176,50 5.600,00 6.520,00 17.682,00 20.156,67 46.509,67 50.550,00 56.133,33 62.385,33 65.260,00 85.700,00Vazão (m³/mês)

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00 1,44 0,36 4,80 3,68 801,68 158,24 5,16 341,64 220,80

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,48 2,72 7,60 6,06 6,90 3,00 1,44 0,36 4,80 3,68 801,68 158,24 5,16 341,64 220,80 2.678,88 593,92 6.324,72 969,68 1.340,00 1.500,48 689,92 4.905,60

192,00 163,19 163,19 163,19 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,002,18 6,08 4,85 5,52 2,40 1,15 0,29 3,84 2,94 641,35 126,59 4,13 273,31 176,64 2.143,10

28,81

144,00 122,39 122,39 122,39 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,001,63 4,56 3,64 4,14 1,80 0,86 0,22 2,88 2,21 481,01 94,94 3,10 204,98 132,48 1.607,33 356,35 3.794,83

21,61

288,00 244,79 244,79 244,79 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,003,26 9,12 7,27 8,28 3,60 1,73 0,43 5,76 4,42 962,02 189,89 6,19 409,97 264,96 3.214,66 712,70 7.589,66 1.163,62

43,21

856,67 6,38 6,38 309,12 468,13 511,69 529,30 533,43 579,94 607,43 850,08 851,1221,63 24,63 10,71 5,14 1,29 17,13 13,13 2.861,56 564,83 18,42

302,75 302,75 302,75 302,75159,01 159,01 159,01 159,01 159,0143,56 43,56 43,56 43,56 43,56 43,5617,62 17,62 17,62 17,62 17,62 17,62 17,624,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,1346,51 46,51 46,51 46,51 46,51 46,51 46,51 46,51 46,5127,49 27,49 27,49 27,49 27,49 27,49 27,49 27,49 27,49 27,49

100,00142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,65 142,651,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05

0,18 0,18

91,43 26,55 26,55 26,55 26,55 26,55 26,552,63 1,14

7,27 7,27 7,27 7,27 7,27 7,27

200,00 22,42 22,42 22,42 22,42 22,42 22,42 22,42 63,59 65,31 84,69 96,14 195,41 196,14 196,262,50 1,20 0,30 4,00 3,07 668,07 131,87 4,30 284,70

33,827,34 7,34 7,34 7,34 7,34 7,34 7,341,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,7219,38 19,38 19,38 19,38 19,38 19,38 19,38 19,38 19,3811,45 11,45 11,45 11,45 11,45 11,45 11,45 11,45 11,45 11,4599,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,27 99,270,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73

0,12 0,123,74

OP15

OP13

OP12

OP14

OP16

OP7

OP1

OP17

FE11

FE2

FE11

FE11

FE11

62

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 17 18 19 20 21 22

Conc. (ppm) 1,00 3,00 14,33 46,00 71,25 100,00 112,50 118,50 120,00 140,00 155,33 3.495,67 4.155,00 4.176,50 5.600,00 6.520,00 17.682,00 20.156,67 46.509,67 50.550,00 56.133,33 62.385,33 65.260,00 85.700,00Vazão (m³/mês)

213,33 23,92 23,92 23,92 23,92 23,92 23,92 23,92 33,59 35,85 61,39 76,48 207,29 208,25 208,41 213,33 213,33 213,332,67 1,28 0,32 4,27 3,27 712,61 140,66 4,59 303,68 196,27 2.381,23 527,93

9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 9,672,27 2,27 2,27 2,27 2,27 2,27 2,27 2,2725,54 25,54 25,54 25,54 25,54 25,54 25,54 25,54 25,5415,09 15,09 15,09 15,09 15,09 15,09 15,09 15,09 15,09 15,09130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,81 130,810,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96

0,16 0,164,92

240,00 26,91 26,91 26,91 26,91 26,91 26,91 26,91 37,79 40,34 69,06 86,04 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,003,00 1,44 0,36 4,80 3,68 801,68 158,24 5,16 341,64 220,80 2.678,88 593,92 6.324,72 969,68 1.340,00

10,88 10,88 10,88 10,88 10,88 10,88 10,882,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,5528,73 28,73 28,73 28,73 28,73 28,73 28,73 28,73 28,7316,98 16,98 16,98 16,98 16,98 16,98 16,98 16,98 16,98 16,98153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96 153,96

90,00 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 1,13 13,92 21,480,14 1,80 1,38 300,63

12,79 12,79 12,79 12,79 12,79 12,79 12,79 12,79 12,797,56 7,56 7,56 7,56 7,56 7,56 7,56 7,56 7,56 7,5665,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50 65,50

820,00 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 117,99 187,72 792,08 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,0016,40 12,57 2.739,08 540,65 17,63 1.167,27 754,40 9.152,84 2.029,23 21.609,46 3.313,07 4.578,33 5.126,64 2.357,23

69,73 69,73 69,73 69,73 69,73 69,73 69,73 69,73 69,73 69,73604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36 604,36

27,92

500,00 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 49,67 480,11 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,007,67 1.670,17 329,67 10,75 711,75 460,00 5.581,00 1.237,34 13.176,50 2.020,17 2.791,67 3.126,00

430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,45 430,4519,89

Total 4.115,43 3.758,68 3.758,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.858,68 3.958,68 3.919,97 3.919,97 3.077,33 2.877,33 2.637,33 2.445,33 2.232,00 2.088,00 1.800,00 1.560,00 1.060,00 240,00FE11 FE2 Pinch

OP4

OP5

OP18

OP6

OP3

63

LEGENDA240,00 240,00 OP15 Deslocamento dos Ânions I1,00 6.520,00 OP12 Aplicação dos Ânions I

OP14 Aplicação II dos Ânions II240,00 240,00 OP13 Aplicação I dos Ânions II1,00 85.700,00 OP16 Deslocamento I dos Ânions II

OP7 Enxague dos Cátions I e II163,19 192,00 192,00 OP1 Contra-lavagem dos Cátions I e II1,00 3,00 17.682,00 OP17 Deslocamento II dos Ânions II

OP4 Aplicação I dos Cátions II28,81 OP5 Aplicação II dos Cátions II14,33 OP18 Enxague dos Ânions I e II

OP6 Deslocamento dos Cátions I e II244,79 288,00 288,00 OP3 Aplicação dos Cátions I1,00 3,00 50.550,00 FE2 Rebaixamento dos Cátions I

FE11 Rebaixamento dos Ânions I43,2114,33

208,25 213,33 213,331,00 100,00 20.156,67

0,16100,00 3.495,67 4,9214,33 6,38 4.176,50

14,33

3.758,68 744,75 851,30 851,30 842,641,00 1,00 19,95 4.176,50 4.176,50

100,00155,33

0,183.495,67

792,08 820,00 820,001,00 120,00 65.260,00

27,923.495,67

86,97 86,97 38,711,00 3.495,67 3.495,67

19,893.495,67

480,11 500,00 500,001,00 140,00 62.385,33

21,61 3,7414,33 4.176,50

0,123.495,67

122,39 144,00 144,001,00 3,00 46.509,67

162,32 200,00 200,001,00 100,00 5.600,00

33,82 33,821,00 112,50

240,00 240,001,00 56.133,33

OP15

OP12

OP14

OP13

OP16

OP7

OP1

OP17

OP4

OP5

OP18

OP6

OP3

AF D

M

FE11

M

D

M

M

D

FE2

M

D

M

M

M

Figura 23 – RTM para Dados Experimentais de Sólidos Totais Dissolvidos

64

Tabela 09 – DFA com Dados Experimentais de Sílica

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Conc. (ppb) 100,00 309,17 569,83 11.466,67 15.000,00 38.200,00 202.625,00 294.600,00 409.700,00 9.485.833,33Vazão (m³/mês)

20,33 20,330,004

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,050 0,063 2,615 0,848 5,568

288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,000,060 0,075 3,138 1,018 6,682 47,354

192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,00 192,000,040 0,050 2,092 0,678 4,454 31,570 17,659

240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,050 0,063 2,615 0,848 5,568 39,462 22,074 27,624

144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,000,030 0,038 1,569 0,509 3,341 23,677 13,244 16,574 1.306,963

Total 1.124,33 1.124,33 1.104,00 1.104,00 1.104,00 1.104,00 864,00 576,00 384,00 144,00Pinch

OP14

OP15

OP16

OP12

OP19

OP13

65

20,33 20,33100,00 309,17

240,00 240,00 LEGENDA100,00 38.200,00

OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e II288,00 288,00 OP15 Deslocamento dos Ânions I100,00 202.625,00 OP16 Deslocamento I dos Ânions II

1.124,33 OP14 Aplicação II dos Ânions II100,00 OP12 Aplicação dos Ânions I

192,00 192,00 OP13 Aplicação I dos Ânions II100,00 294.600,00 ACLAR Água Clarificada

240,00 240,00100,00 409.700,00

144,00 144,00100,00 9.485.833,33

AF D

OP19

OP15

OP16

OP14

OP12

OP13

ACLAR

Figura 24 – RTM para Dados Experimentais de Sílica

66

Com base nas restrições listadas no capítulo 4 e através do cálculo dos

limites máximos de concentração dos mesmos três contaminantes-chave na

saída de cada operação, através da Equação 5, construíram-se as novas

Tabelas de Oportunidade (Tabelas 10, 11 e 12). Em seguida, aplicou-se

novamente a metodologia descrita anteriormente, obtendo assim os DFA e

RTM chamados de potenciais.

Tabela 10 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sólidos Suspensos)


Contaminante Chave

Cin Máx (ppm)

Cout Máx (ppm) Descrição

OP17 200,00 SS 0,0 10,0 Deslocamento II dos Ânions IIOP7 856,67 SS 0,0 22,0 Enxague dos Cátions I e II

OP18 90,00 SS 0,0 25,7 Enxague dos Ânions I e IIOP12 240,00 SS 5,0 9,0 Aplicação dos Ânions IOP3 500,00 SS 5,0 13,0 Aplicação dos Cátions I

OP19 20,33 SS 5,0 19,8 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e IIOP15 240,00 SS 5,0 21,7 Deslocamento dos Ânions IOP16 288,00 SS 5,0 24,0 Deslocamento I dos Ânions IIOP14 192,00 SS 5,0 30,0 Aplicação II dos Ânions IIOP5 240,00 SS 5,0 36,3 Aplicação II dos Cátions IIOP6 820,00 SS 5,0 38,0 Deslocamento dos Cátions I e IIOP4 213,33 SS 5,0 38,3 Aplicação I dos Cátions II

OP13 144,00 SS 5,0 47,3 Aplicação I dos Ânions IIOP1 91,43 SS 5,0 52,0 Contra-lavagem dos Cátions I e II

Tabela 11 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sólidos Totais Dissolvidos)


Contaminante Chave

Cin Máx (ppm)

Cout Máx (ppm) Descrição

OP7 856,67 STD 52,00 4182,50 Enxague dos Cátions I e IIOP17 200,00 STD 100,00 5600,00 Deslocamento II dos Ânions IIOP16 288,00 STD 100,00 50647,00 Deslocamento I dos Ânions IIOP18 90,00 STD 137,00 3514,17 Enxague dos Ânions I e IIOP15 240,00 STD 137,00 6655,50 Deslocamento dos Ânions IOP6 820,00 STD 140,00 65280,00 Deslocamento dos Cátions I e IIOP1 91,43 STD 200,00 241,25 Contra-lavagem dos Cátions I e II

OP14 192,00 STD 1000,00 18679,00 Aplicação II dos Ânions IIOP4 213,33 STD 1000,00 21056,67 Aplicação I dos Cátions II

OP13 144,00 STD 1000,00 47506,67 Aplicação I dos Ânions IIOP5 240,00 STD 1000,00 57033,33 Aplicação II dos Cátions IIOP3 500,00 STD 1000,00 63245,33 Aplicação dos Cátions I

OP12 240,00 STD 1000,00 86698,50 Aplicação dos Ânions I

67

Tabela 12 – Tabela de Oportunidades (Dados Potenciais - Sílica)


Contaminante Chave

Cin Máx (ppb)

Cout Máx (ppb) Descrição

OP19 20,33 Silica 300,0 509,2 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e IIOP15 240,00 Silica 15000,0 53100,0 Deslocamento dos Ânions IOP16 288,00 Silica 15000,0 217525,0 Deslocamento I dos Ânions IIOP14 192,00 Silica 20000,0 314500,0 Aplicação II dos Ânions IIOP12 240,00 Silica 20000,0 429600,0 Aplicação dos Ânions IOP13 144,00 Silica 20000,0 9505733,3 Aplicação I dos Ânions II

Observa-se no DFA construído a partir dos dados potenciais de SS

(Tabela 10), que existem muitas possibilidades de reuso, além da própria

utilização das três fontes alternativas de água disponíveis (Tabela 13), e que o

ponto pinch seria em 21,7 ppm. Outro ponto a destacar é a aplicação da

restrição 3 descrita anteriormente neste mesmo capítulo. A sua respectiva RTM

mostrou um potencial de redução de 64,32% (Figura 25), inclusive com

integração com a Planta de Clarificação.

No caso do contaminante avaliado ser os Sólidos Totais Dissolvidos, o

DFA (Tabela 14) com os valores da Tabela 11 demonstrou quase o dobro de

redução (16,45%) do que foi observado quando foram utilizados os dados

experimentais do processo. Além disso, foi aplicada, nesta avaliação, duas

vezes a restrição 1 (vazão fixa). Esta RTM também aproveita todas as três

fontes alternativas de água, mas não permitiu reuso com o processo de

clarificação da UTA (Figura 26).

Já a construção do DFA (Tabela 15) para o cenário de dados potenciais

de contaminação de sílica, mostrou uma redução extremamente significativa

(44,10%) frente ao que foi alcançado com os dados experimentais (1,81%), o

que foi fruto principalmente da maior flexibilidade na concentração de entrada

das operações. Assim como no caso anterior, a restrição da vazão fixa (R1)

também foi usada em duas operações e a nova RTM proposta (Figura 27)

aproveitou as fontes alternativas, mas não integrou com a Clarificação.

Por último aplicou-se a avaliação conjunta, onde se revisou as RTM

(Figura 28, 29 e 30), gerando ao final três cenários propostos de modificações

no processo de Desmineralização da UTA, obtendo uma maior integração no

processo e a minimização da captação de água fresca (5,92%, 7,46% e

12,01% respectivamente), com conseqüente redução da geração de efluentes

líquidos.

68

Vale destacar que não existem efeitos sinérgicos entre estes

contaminantes, até porque em todas as operações eles já estão presentes.

Pode-se observar que das três RTM, a segunda rede (Figura 29)

apresenta uma quantidade maior de pontos de armazenamento e bombeio (“M”

e/ou “D”). O que proporciona, quando se vislumbra a implantação das

modificações sugeridas, tanto uma desvantagem econômica (maior

investimento) quanto de operabilidade, já que o controle de processo para

viabilizar o reuso destas correntes intermediárias seria mais complexo. Já o

oposto se verifica na terceira rede (Figura 30), já que nesta apenas um reuso é

sugerido.

69

Tabela 13 – DFA com Dados Potenciais de Sólidos Suspensos

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 17

Conc. (ppm) 0,00 4,67 5,00 7,33 9,00 10,00 12,00 13,00 19,83 21,67 22,00 24,00 25,67 30,00 36,33 38,00 38,33 47,33 52,00Vazão (m³/mês)

200,00 200,00 200,00 200,00 200,00 200,000,93400 0,06600 0,46600 0,33400 0,20000

856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,67 856,674,00063 0,28270 1,99603 1,43063 0,85667 1,71333 0,85667 5,85103 1,57627 0,28270

90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,00 90,000,42030 0,02970 0,20970 0,15030 0,09000 0,18000 0,09000 0,61470 0,16560 0,02970 0,18000 0,15030

240,00 40,00 40,00 40,00 140,000,55920 0,40080

100,00 100,00100,00

500,00 158,94 158,94 158,94 158,94 222,22 466,00 500,001,16500 0,83500 0,50000 1,00000 0,50000

63,29 63,29 63,29 63,29240,00

3,78 3,78 3,78 3,78 3,7834,00

20,33 6,46 6,46 6,46 6,46 9,04 9,23 20,33 20,330,05 0,03 0,02 0,04 0,02 0,14

2,57 2,57 2,57 2,570

240,00 76

3013

288,00 91

3616

18

5

192,00 61

241016625

2

240,00 76

3013207

820,00 26

10456826

213,33 67

2711176

172

144,00 45

188124193

91,43 29 91,430,43

11572121

Total 4.135,76 2.84 91,43

,19 0,19 0,19 0,19 0,1911,11

,29 76,29 76,29 76,29 106,67 120,00 240,00 240,00 240,000,56 0,40 0,24 0,48 0,24 1,64 0,44

,38 30,38 30,38 30,38,33 13,33 13,33 13,33 13,33

120,00

,55 91,55 91,55 91,55 128,00 144,00 197,08 227,15 288,00 288,00 288,000,67 0,48 0,29 0,58 0,29 1,97 0,53 0,10 0,58

,45 36,45 36,45 36,45,00 16,00 16,00 16,00 16,00

34,89,18 18,18 18,18 18,18 18,18 18,18

25,00,07 5,07 5,07 5,07 5,07 5,07 5,07

60,85

,03 61,03 61,03 61,03 85,33 96,00 112,00 118,15 143,59 166,31 192,00 192,00 192,000,45 0,32 0,19 0,38 0,19 1,31 0,35 0,06 0,38 0,32 0,83

,30 24,30 24,30 24,30,67 10,67 10,67 10,67 10,67,00 16,00 16,00 16,00 16,00 16,00,15 6,15 6,15 6,15 6,15 6,15 6,15,43 25,43 25,43 25,43 25,43 25,43 25,43 25,43

20,33,38 2,38 2,38 2,38 2,38 2,38 2,38 2,38 2,38

25,69

,29 76,29 76,29 76,29 106,67 120,00 140,00 147,69 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,000,56 0,40 0,24 0,48 0,24 1,64 0,44 0,08 0,48 0,40 1,04 1,52

,38 30,38 30,38 30,38,33 13,33 13,33 13,33 13,33,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00,69 7,69 7,69 7,69 7,69 7,69 7,69

92,31

0,65 260,65 260,65 260,65 364,44 410,00 478,33 504,62 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,001,91 1,37 0,82 1,64 0,82 5,60 1,51 0,27 1,64 1,37 3,55 5,19 1,37

3,79 103,79 103,79 103,79,56 45,56 45,56 45,56 45,56,33 68,33 68,33 68,33 68,33 68,33,28 26,28 26,28 26,28 26,28 26,28 26,28

315,38

,81 67,81 67,81 67,81 94,81 106,67 124,44 131,28 180,16 182,98 213,33 213,33 213,33 213,33 213,33 213,330,50 0,36 0,21 0,43 0,21 1,46 0,39 0,07 0,43 0,36 0,92 1,35 0,36 0,07

,00 27,00 27,00 27,00,85 11,85 11,85 11,85 11,85,78 17,78 17,78 17,78 17,78 17,78,84 6,84 6,84 6,84 6,84 6,84 6,84

31,46,43 17,43 17,43 17,43 17,43 17,43 17,43 17,43,82 2,82 2,82 2,82 2,82 2,82 2,82 2,82 2,82

30,35

,77 45,77 45,77 45,77 64,00 72,00 84,00 88,62 107,69 110,77 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,00 144,000,34 0,24 0,14 0,29 0,14 0,98 0,26 0,05 0,29 0,24 0,62 0,91 0,24 0,05 1,30

,23 18,23 18,23 18,23,00 8,00 8,00 8,00 8,00,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00,62 4,62 4,62 4,62 4,62 4,62 4,62,08 19,08 19,08 19,08 19,08 19,08 19,08 19,08,08 3,08 3,08 3,08 3,08 3,08 3,08 3,08 3,08

33,23

,06 29,06 29,06 29,06 40,63 45,71 53,33 56,26 68,38 70,33 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,43 91,430,21 0,15 0,09 0,18 0,09 0,62 0,17 0,03 0,18 0,15 0,40 0,58 0,15 0,03 0,82

,57 11,57 11,57 11,57,08 5,08 5,08 5,08 5,08,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93 2,93,11 12,11 12,11 12,11 12,11 12,11 12,11 12,11,96 1,96 1,96 1,96 1,96 1,96 1,96 1,96 1,96

21,10

0,06 2.940,06 2.940,06 3.040,06 3.040,06 3.040,06 3.065,06 3.065,06 3.065,06 2.935,43 2.078,76 1.790,76 1.700,76 1.508,76 1.268,76 448,76 235,43FE11 FE2 FE22 Pinch

OP17

OP18

OP7

OP12

OP3

OP19

OP15

OP16

OP14

OP5

OP6

OP4

OP13

OP1

FE11

FE2

FE22

R3

25,0012,00

167,26 288,000,00 5,00

147,69 240,00 240,00 288,000,00 5,00 36,33 24,00

504,62 820,00 820,0090,00 0,00 5,00 38,00 92,3125,67 100,00 13,00

7,33315,38 34,89

100,00 13,00 10,00 LEGENDA4,67

OP17 Deslocamento II dos Ânions90,00 40,00 240,00 240,00 500,00 500,00 60,85 OP7 Enxague dos Cátions I e II0,00 0,00 5,00 9,00 5,00 13,00 13,00 OP18 Enxague dos Ânions I e II

226,00 31,46 OP12 Aplicação dos Ânions I0,00 34,00 13,00 OP3 Aplicação dos Cátions I

2.840,06 200,00 200,00 10,00 OP19 Contra-lavagem dos Leitos0,00 0,00 10,00 OP15 Deslocamento dos Ânions

OP16 Deslocamento I dos Ânion151,53 213,33 213,33 OP14 Aplicação II dos Ânions II

856,67 0,00 5,00 38,33 OP5 Aplicação II dos Cátions II0,00 OP6 Deslocamento dos Cátions

9,23 11,11 OP4 Aplicação I dos Cátions II0,00 10,00 120,00 30,35 OP13 Aplicação I dos Ânions II

20,33 10,00 21,67 129,63 OP1 Contra-lavagem dos Cátio5,46 21,67 FE22 Rebaixamento dos Leitos M

20,33 FE2 Rebaixamento dos Cátions856,67 19,83 FE11 Rebaixamento dos Ânions22,00 120,00 240,00 240,00 21,10 ASUPE Água Superficial

0,00 5,00 21,67 21,67

145,97 25,69 33,230,00 21,67 21,67

192,00 192,005,00 30,00

110,77 144,00 144,000,00 5,00 47,33

70,33 91,43 91,430,00 5,00 52,00

II

Misto I e II Is II

I e II

ns I e IIisto I e II

I I

OP17

M

D

70

OP18

OP12 OP3

OP19

OP15

OP16

OP14

OP5

OP6

OP4

OP13

OP1

OP7

AF

FE2

FE11

M

D

FE22

M

DM

ASUPE

ASUPE

ASUPE

ASUPE

M

M

D

M

M

M

M

M

Figura 25 – RTM para Dados Potenciais de Sólidos Suspensos

71

Tabela 14 – DFA com Dados Potenciais de Sólidos Totais Dissolvidos

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Conc. (ppm) 1,00 14,33 52,00 100,00 137,00 140,00 155,33 200,00 241,25 1.000,00 3.514,17 4.155,00 4.182,50 5.600,00 6.655,50 18.679,00 21.056,67 47.506,67 50.647,00 57.033,33 63.245,33 65.280,00 86.698,50Vazão (m³/mês)

856,67 100,00 100,00 428,82 545,22 551,94 582,21 721,37 744,60 851,70 855,26 856,6741,12 31,70 2,57 13,13 38,27 35,34 650,00 2.153,81 548,98 23,56

328,82 328,82 328,82116,40 116,40 116,40 116,406,72 6,72 6,72 6,72 6,7230,27 30,27 30,27 30,27 30,27 30,27

100,0039,16 39,16 39,16 39,16 39,16 39,16 39,1623,23 23,23 23,23 23,23 23,23 23,23 23,23 23,23

91,4315,67 15,67 15,67 15,67 15,67 15,67 15,67 15,67 15,673,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55

1,41

200,00 54,41 54,41 54,41 54,41 54,41 57,55 71,70 100,50 117,59 180,18 194,36 200,00 200,00 200,00 200,00 200,00 200,00 200,007,40 0,60 3,07 8,93 8,25 151,75 502,83 128,17 5,50 283,50 211,10 2.404,70 475,53 5.290,00 628,07

3,14 3,14 3,14 3,114,15 14,15 14,15 14,28,80 28,80 28,80 28,17,08 17,08 17,08 17,62,59 62,59 62,59 62,14,18 14,18 14,18 14,1

288,00 78,35 78,35 78,35 78,310,6

4,52 4,52 4,52 4,520,38 20,38 20,38 20,41,47 41,47 41,47 41,24,60 24,60 24,60 24,90,14 90,14 90,14 90,20,42 20,42 20,42 20,4

90,00 1,94 1,94 1,94 1,9

8,75 8,75 8,75 8,717,80 17,80 17,80 17,10,56 10,56 10,56 10,38,69 38,69 38,69 38,8,77 8,77 8,77 8,73,48 3,48 3,48 3,4

240,00 5,18 5,18 5,18 5,1

23,33 23,33 23,33 23,347,47 47,47 47,47 47,28,16 28,16 28,16 28,103,19 103,19 103,19 103,23,38 23,38 23,38 23,3

820,00 81,45 81,45 81,45 81, 820,001.668,43

165,78 165,78 165,78 165,98,34 98,34 98,34 98,360,33 360,33 360,33 360,81,65 81,65 81,65 81,6

91,43 15,70 15,70 15,70 15,

75,73 75,73 75,73 75,

192,00 137,40 137,40 137,40 137,

3,32 3,32 3,32 3,32

213,33 152,67 152,67 152,67 152,

9,36 9,36 9,36 9,36

0,29 0,29 0,29 0,29

144,00 103,05 103,05 103,05 103,

6,32 6,32 6,32 6,30,23 0,23 0,23 0,2

240,00 171,75 171,75 171,75 171,

10,53 10,53 10,53 10,50,38 0,38 0,38 0,3

500,00 357,82 357,82 357,82 357,

21,93 21,93 21,93 21,90,79 0,79 0,79 0,7

240,00 171,75 171,75 171,75 171, 240,00 240,00488,32 5.140,44

10,53 10,53 10,53 10,542,39 42,39 42,39 42,3

Total 4.115,43 3.438,29 3.538,29 3.538,29 3.538, .060,00 240,00FE11

4 3,1415 14,15 14,1580 28,80 28,80 28,8008 17,08 17,08 17,08 17,0859 62,59 62,59 62,59 62,59 62,598 14,18 14,18 14,18 14,18 14,18 14,18

5,64

5 78,35 82,88 103,25 144,72 169,32 259,46 279,88 288,00 288,00 288,00 288,00 288,00 288,006 0,86 4,42 12,86 11,88 218,52 724,08 184,56 7,92 408,24 303,98 3.462,77 684,77 7.617,602 4,52

38 20,38 20,3847 41,47 41,47 41,4760 24,60 24,60 24,60 24,6014 90,14 90,14 90,14 90,14 90,142 20,42 20,42 20,42 20,42 20,42 20,42

8,12

4 1,94 1,94 10,69 28,49 39,05 77,750,27 1,38 4,02 3,71 68,29 226,28

5 8,75 8,7580 17,80 17,80 17,8056 10,56 10,56 10,56 10,5669 38,69 38,69 38,69 38,69 38,697 8,77 8,77 8,77 8,77 8,77 8,778 3,48 3,48 3,48 3,48 3,48 3,48

8 5,18 5,18 28,51 75,98 104,14 207,33 230,71 240,00 240,00 240,000,72 3,68 10,72 9,90 182,10 603,40 153,80 6,60 340,20 253,32

3 23,33 23,3347 47,47 47,47 47,4716 28,16 28,16 28,16 28,1619 103,19 103,19 103,19 103,19 103,198 23,38 23,38 23,38 23,38 23,38 23,38

9,29

45 81,45 81,45 81,45 247,24 345,58 705,91 787,56 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,00 820,0012,57 36,63 33,83 622,18 2.061,62 525,48 22,55 1.162,35 865,51 9.859,27 1.949,69 21.689,00 2.575,07 5.236,79 5.093,84

78 165,78 165,78 165,7834 98,34 98,34 98,34 98,3433 360,33 360,33 360,33 360,33 360,335 81,65 81,65 81,65 81,65 81,65 81,65

32,44

70 15,70 15,70 15,70 15,703,77

73 75,73 75,73 75,73 75,73

40 137,40 137,40 137,40 137,40 137,40 137,40 137,40 173,82 192,00 192,00 192,00482,72 123,04 5,28 272,16 202,66 2.308,51

33,103,32 3,32 3,32 3,32 3,32 3,32 3,32

18,18

67 152,67 152,67 152,67 152,67 152,67 152,67 152,67 162,03 169,14 213,33 213,33 213,33536,36 136,71 5,87 302,40 225,17 2.565,01 507,24

9,36 9,36 9,36 9,36 9,36 9,36 9,366,82

0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,2944,19

05 103,05 103,05 103,05 103,05 103,05 103,05 103,05 109,37 109,60 144,00 144,00 144,00 144,00362,04 92,28 3,96 204,12 151,99 1.731,38 342,38 3.808,80

2 6,32 6,32 6,32 6,32 6,32 6,32 6,323 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23

34,40

75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 182,28 182,66 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00603,40 153,80 6,60 340,20 253,32 2.885,64 570,64 6.348,00 753,68 1.532,72

3 10,53 10,53 10,53 10,53 10,53 10,53 10,538 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38 0,38

57,34

82 357,82 357,82 357,82 357,82 357,82 357,82 357,82 379,75 380,55 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,001.257,09 320,42 13,75 708,75 527,75 6.011,75 1.188,84 13.225,00 1.570,17 3.193,17 3.106,00

3 21,93 21,93 21,93 21,93 21,93 21,93 21,939 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79

119,45

75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 171,75 182,28 224,68 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00 240,00603,40 153,80 6,60 340,20 253,32 2.885,64 570,64 6.348,00 753,68 1.532,72 1.490,88

3 10,53 10,53 10,53 10,53 10,53 10,53 10,539 42,39 42,39 42,39 42,39 42,39 42,39 42,39 42,39

15,32

29 3.538,29 3.538,29 3.638,29 3.638,29 3.638,29 3.638,29 3.638,29 3.663,29 3.077,33 3.077,33 2.837,33 2.645,33 2.432,00 2.000,00 1.800,00 1.560,00 1FE2 FE22 Pinch

OP7

OP18

OP17

OP16

OP15

OP6

OP1

OP14

OP4

OP13

OP5

OP3

OP12

FE11

FE2

R1

R1

FE22

FE22

72

162,32 213,33 213,331,00 1.000,00 21.056,67

224,68 240,00 240,001,00 267,99 86.698,50

380,55 500,00 500,001,00 1.000,00 63.245,33

182,66 240,00 240,001,00 1.000,00 57.033,33

109,60 144,00 144,001,00 1.000,00 47.506,67

100,00 100,00 34,40 57,34 119,45 15,32 44,19 6,8214,33 155,33 4.182,50 4.182,50 4.182,50 4.182,50 4.182,50 4.155,00

563,83 856,67 856,671,00 52,00 4.182,50

1,41 585,96 18,183.514,17 4.182,50 4.155,00

91,43241,25

91,43 33,10 192,00 192,001,00 3.514,17 1.000,00 18.679,00

3.438,29 90,00 90,001,00 1,00 3.514,17 LEGENDA

8,125,64 3.514,17 OP7 Enxague dos Cátions I e II

3.514,17 9,29 32,44 OP17 Deslocamento II dos Ânions II3.514,17 3.514,17 OP16 Deslocamento I dos Ânions II

194,36 200,00 200,00 288,00 288,00 OP18 Enxague dos Ânions I e II1,00 100,00 50.647,00 100,00 47.506,67 OP15 Deslocamento dos Ânions I

OP6 Deslocamento dos Cátions I e II279,88 OP1 Contra-lavagem dos Cátions I e II1,00 OP14 Aplicação II dos Ânions II

230,71 240,00 240,00 OP4 Aplicação I dos Cátions II1,00 137,00 6.655,50 OP13 Aplicação I dos Ânions II

OP5 Aplicação II dos Cátions II787,56 820,00 820,00 OP3 Aplicação dos Cátions I

1,00 140,00 65.280,00 OP12 Aplicação dos Ânions IFE22 Rebaixamento dos Leitos Misto I e II

140,72 FE2 Rebaixamento dos Cátions I1,00 FE11 Rebaixamento dos Ânions I

AF D

M OP7

OP17 OP16

OP18

OP15

OP6

OP1 OP14

OP4

OP13

OP5

OP3

OP12

FE11 FE2

FE22

D

D

M M

M

M

M

M

M

M

M

M

Figura 26 – RTM para Dados Potenciais de Sólidos Totais Dissolvidos

73

Tabela 15 – DFA com Dados Potenciais de Sílica

Intervalo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Conc. (ppb) 100,00 300,00 509,17 569,83 11.466,67 15.000,00 20.000,00 53.100,00 217.525,00 314.500,00 429.600,00 9.505.733,33Vazão (m³/mês)

20,33 10,39 10,390,004

9,94 9,94

240,00 20,33 20,33 20,33 20,33 155,921,200 7,944100,00

35,59 35,5952,51 52,51 52,51 52,51 52,51 52,51 52,5131,57 31,57 31,57 31,57 31,57 31,57 31,57

288,00 64,41 64,41 109,74 221,071,440 9,533 47,354

25,00 25,00 25,0020,33 20,33 20,33 20,33 20,33 20,33

111,33 111,33 111,33 111,33 111,33 111,33 111,3366,93

192,00 119,91 119,91 119,91 119,91 119,91 119,91 119,91 119,91 192,006,355 31,570 18,619

72,09

240,00 149,89 149,89 149,89 149,89 149,89 149,89 149,89 149,89 240,00 240,007,944 39,462 23,274 27,624

90,11

144,00 89,93 89,93 89,93 89,93 89,93 89,93 89,93 89,93 133,47 144,00 144,004,766 23,677 13,964 16,574 1.306,963

10,8732,67 32,67 32,67 32,67 32,67 32,67 32,67 32,67

10,53

Total 1.124,33 628,47 628,47 628,47 653,47 753,47 853,47 853,47 853,47 576,00 384,00 144,00FE22 FE11 FE2 Pinch

OP14

OP15

OP16

OP12

FE11

FE2

FE22

OP19

OP13

R1

FE11

R1

74

119,91 192,00 192,00100,00 20.000,00 314.500,00

149,89 240,00 240,00100,00 20.000,00 429.600,00 72,09

53.100,0020,33 20,33 LEGENDA100,00 509,17 90,11

100,00 53.100,00 OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e II15.000,00 OP15 Deslocamento dos Ânions I

OP16 Deslocamento I dos Ânions IIOP14 Aplicação II dos Ânions II

84,08 240,00 240,00 OP12 Aplicação dos Ânions I100,00 8.028,50 53.100,00 OP13 Aplicação I dos Ânions II

35,59 10,87 FE2 Rebaixamento dos Cátions I11.466,67 53.100,00 FE11 Rebaixamento dos Ânions I

64,41 66,93 FE22 Rebaixamento dos Leitos Misto I e II11.466,67 53.100,00

628,47 131,66 288,00 288,00 277,47100,00 100,00 15.000,00 217.525,00 217.525,00

25,00 10,53569,83 217.525,00

122,60 144,00 144,00100,00 20.000,00 9.505.733,33

AF D

M

OP19

FE11

FE22

FE2

OP15

OP16

OP14

OP12

OP13

D

M

M

M

M

D

Figura 27 – RTM para Dados Potenciais de Sílica

75

288,00 288,00

240,00 240,00

820,00 820,0090,00

100,00

100,00LEGENDA

90,00 40,00 240,00 240,00 OP17 Deslocamento II dos Ânions IIOP7 Enxague dos Cátions I e II

500,00 500,00 OP18 Enxague dos Ânions I e IIOP12 Aplicação dos Ânions I

3.890,76 OP3 Aplicação dos Cátions I200,00 200,00 OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e II

OP15 Deslocamento dos Ânions IOP16 Deslocamento I dos Ânions II

856,67 213,33 213,33 OP14 Aplicação II dos Ânions IIOP5 Aplicação II dos Cátions IIOP6 Deslocamento dos Cátions I e IIOP4 Aplicação I dos Cátions II

20,33 20,33 OP13 Aplicação I dos Ânions IIOP1 Contra-lavagem dos Cátions I e IIFE2 Rebaixamento dos Cátions I

856,67 147,00 193,03 193,03 FE11 Rebaixamento dos Ânions I

25,69

240,00 240,00 214,31

144,00 144,00

91,43 91,43

OP17

D

OP18

OP12

OP3

OP19

OP15

OP16

OP14

OP5

OP6

OP4

OP13

OP1

OP7

AF

FE2

FE11

M

M

D

Figura 28 – Rede de Transferência de Massa 1

76

162,32 213,33 213,33

224,68 240,00 240,00

407,00 526,45 526,45

196,00 253,34 253,34

118,00 152,40 152,40

34,40 57,34 119,45 15,32 44,19 6,82

856,67 856,67

585,96 18,18

91,43 91,43

33,10 214,28 214,28

3.808,36 90,00 90,00LEGENDA

8,12OP7 Enxague dos Cátions I e II

7,05 9,29 32,44 OP17 Deslocamento II dos Ânions IIOP16 Deslocamento I dos Ânions II

200,00 200,00 289,12 289,12 OP18 Enxague dos Ânions I e IIOP15 Deslocamento dos Ânions IOP6 Deslocamento dos Cátions I e II

281,00 OP1 Contra-lavagem dos Cátions I e IIOP14 Aplicação II dos Ânions II

230,71 240,00 240,00 OP4 Aplicação I dos Cátions IIOP13 Aplicação I dos Ânions IIOP5 Aplicação II dos Cátions II

787,56 820,00 820,00 OP3 Aplicação dos Cátions IOP12 Aplicação dos Ânions IFE22 Rebaixamento dos Leitos Misto I e II

163,00

AF D

OP7

OP17 OP16

OP18

OP15

OP6

OP1

OP14

OP4

OP13

OP5

OP3

OP12

FE22

D

D

M

M

M

M

M

M

M

M

M


192,00 192,00

240,00 240,00

20,33 20,33LEGENDA

100,00 OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e IIOP15 Deslocamento dos Ânions IOP16 Deslocamento I dos Ânions II

105,00 260,92 260,92 OP14 Aplicação II dos Ânions IIOP12 Aplicação dos Ânions IOP13 Aplicação I dos Ânions IIFE2 Rebaixamento dos Cátions I

35,59 FE11 Rebaixamento dos Ânions I

989,33 288,00 288,00

144,00 144,00

AF D

M

OP19

FE11

FE2

OP15

OP16

OP14

OP12

OP13

77


78

Com a aplicação do método DFA, tanto nos dados experimentais do

processo de desmineralização de água avaliado como nos dados chamados de

potenciais, que permitiram uma maior concentração de contaminantes na

entrada das operações e a identificação de algumas restrições ao reuso, foram

obtidos os resultados mostrados de forma resumida nas tabelas 16 e 17.

Tabela 16 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Experimentais

METODOLOGIA ANTES DEPOIS REDUÇÃOSólidos Suspensos 4.135,76 1.508,76 63,52%

Sólidos Totais Dissolvidos 4.115,43 3.758,68 8,67%Sílica 1.124,33 1.104,00 1,81%

Tabela 17 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Potenciais e Restrições

METODOLOGIA ANTES DEPOIS REDUÇÃOSólidos Suspensos 4.135,76 1.475,76 64,32%

Sólidos Totais Dissolvidos 4.115,43 3.438,29 16,45%Sílica 1.124,33 628,47 44,10%

Verifica-se através da análise das Tabelas 16 e 17, que o contaminante

“Sólidos Suspensos” é o menos restritivo à possibilidade de reuso, já que

apresentou o maior percentual de redução de efluente. Já o “Sólidos Totais

Dissolvidos” é o mais restritivo, a sua Rede de Transferência de Massa

proporcionou a menor redução.

Outro fato a destacar é que, com exceção dos sólidos suspensos, os

resultados mostraram que, quando existe uma maior flexibilização da

concentração de contaminantes na entrada das operações, mesmo com a

identificação de restrições, as possibilidades de reuso geralmente são muito

potencializadas e isto resulta na geração de vazões menores de efluente.

Mesmo com a avaliação conjunta das redes mono-componente, onde se

verificou se os reusos propostos estavam respeitando a concentração máxima

permitida dos três contaminantes chave na entrada de cada operação,

alcançou-se bons resultados, mostrados na Tabela 18.

Vale lembrar que a viabilidade técnica dos reusos propostos nas Redes

de Transferência de Massa depende da existência de tanques intermediários e

bombas de recalque, em função das operações avaliadas não ocorrerem ao

mesmo tempo e serem processos em batelada. Sendo assim, onde existir o

79

símbolo “M” ou “D” nas redes, necessariamente deverá ser instalado um

conjunto de tanque e sistema de bombeio.

Tabela 18 – Vazão de Efluentes (m³/mês) nos Cenários Propostos

CENÁRIO ANTES DEPOIS REDUÇÃORTM 1 4.135,76 3.890,76 5,92%RTM 2 4.115,43 3.808,36 7,46%RTM 3 1.124,33 989,33 12,01%

80

6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Como o principal produto deste projeto era a síntese de novas propostas

de rede de transferência de massa dentro de uma Unidade Industrial de

Tratamento de Águas, visando o consumo mínimo de água fresca e a mínima

geração de efluentes, pode-se afirmar que o mesmo foi atendido. Além disso,

as hipóteses também foram confirmadas, já que a aplicação da metodologia

possibilitou a identificação de inúmeras possibilidades de reuso de correntes

intermediárias e de utilização de fontes externas, o que acarretará em um

aumento da eficiência hídrica da Unidade de Tratamento de Água da Braskem.

Um ponto que merece grande destaque é a dificuldade na obtenção dos

dados tanto aqueles oriundos do projeto como os experimentais e os

potenciais, principalmente neste caso aplicado onde não existia uma serie

histórica consolidada e confiável a ser utilizada. Esta etapa, além da sua

importância indiscutível no sucesso da aplicação da metodologia proposta, é a

grande consumidora de recurso financeiro e representa aproximadamente 50%

da demanda total de tempo do projeto.

Outras conquistas importantes do projeto foram o conhecimento e

experiência adquirida pelos envolvidos na aplicação de uma metodologia de

integração de processos (Diagrama de Fontes de Água) em um caso prático,

viabilizando inclusive a disseminação destes conceitos em outros processos

industriais.

Utilizando os dois casos mais extremos de redução da geração de

efluentes e, consequentemente, de captação de água primária (5,92% e

12,01%) nos três cenários sugeridos (Tabela 18), pode-se afirmar que caso as

modificações propostas fossem implantadas nas Plantas de Desmineralização,

81

da Unidade de Tratamento de Água da Braskem, proporcionariam uma redução

de custos variáveis de produção da ordem de R$ 70 mil a R$ 140 mil ano. Esta

grande variação se justifica por terem sido oriundas de avaliações mono-

componente diferentes.

Além dos ganhos econômicos, há também os ganhos intangíveis e/ou

indiretos para a empresa, tão importantes quanto os primeiros, que são

capitalizados quando ações de redução do impacto ambiental são adotadas,

como, por exemplo: melhoria da imagem e valorização das ações no mercado

de capital.

Recomendações para Trabalhos Futuros:

Qualquer implantação de reuso de efluente da Desmin para a

Clarificação (água superficial ou água filtrada) deve ser precedido da

segregação dos sistemas de potabilização e filtração da água, a fim de

evitar qualquer risco de contaminação de metais pesados na produção

de água potável.

Antes da implantação das Redes de Transferência de Massa propostas

neste trabalho, torna-se necessário a realização de uma coleta maior de

dados, a fim de confirmar os valores de contaminação das correntes

geradoras de efluente, estimando inclusive as incertezas associadas aos

dados.

Realização de um Diagrama de Fontes de Água multi-componente para

as correntes listadas no APÊNDICE F.

Realização de levantamento do custo de capital necessário para a

implantação das modificações propostas no capítulo anterior.

Realização de análise de risco de processo (HAZOP e/ou Análise

Preliminar de Perigos de Processo) das Redes de Transferência de

Massa propostas no capítulo anterior.

Avaliação da aplicação de sistemas móveis de armazenamento e

bombeio nos reusos propostos nas Redes de Transferência de Massa,

em função da complexidade das operações, com o objetivo de reduzir o

investimento inicial.

82

Avaliação da possibilidade de utilizar o fator da diluição para integrar no

processo de Clarificação as correntes da Desmineralização que ao final

da aplicação da metodologia proposta neste trabalho continuam sendo

descartadas no efluente da Unidade.

83

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WENZEL, Henrik et al. Process Integration: Design Methods for Water Conservation and Wastewater Reduction in Industry - Part 3: Experience of Industrial Application. Clean Techn Environ Policy, Springer, v. 4, p.16-25, 2002.

90

YOO, Chang Kyoo et al. Water Reuse Network Design in Process Industries: State of the art. Eco-industrial Park Workshop, Korea, s.n., p.0-9, [ca. 2005].

91

GLOSSÁRIO

92

• Água Bruta

É a água retirada do rio, lago ou lençol subterrâneo, para ser tratada e

distribuída para o consumo.

• Água Clarificada

É a água em que foram reduzidas as quantidades de partículas em

suspensão por processo físico-químico (neutralização de colóides e

sedimentação).

• Água Desmineralizada

É água ultra-pura, praticamente livre de íons. O tratamento consiste em

reter os íons em dois tipos de resinas; uma absorve os cátions (Ca2+, Mg2+,

Na+, etc.), outra os anions (SO42-, Cl-, HCO3

-, etc..), obtendo-se água

deionizada, a qual é purificada passando-a por um leito misto (leito os dois

tipos de resinas).

• Água Filtrada

É a água em que foram reduzidas as quantidades de partículas em

suspensão fazendo-a passar por um material poroso.

• Água Potável

É como chamamos a água que pode ser consumida por pessoas e

animais sem riscos de adquirirem doenças por contaminação da mesma. O

tratamento de água visa reduzir a concentração de poluentes até o ponto

em que não apresentem riscos para a saúde pública.

• Ânion

Íon ou grupo iônico com carga elétrica negativa.

• Cátion

Íon ou grupo iônico com carga elétrica positiva.

93

• Condutividade

É uma medida da capacidade de uma solução conduzir uma corrente

elétrica, transportada por íons em solução, o que justifica que a

condutividade aumente com a elevação da concentração de íons. Por isso,

a condutividade é usada como uma medida indireta do total de sólidos

dissolvidos na água (STD) (TCHOBANOGLOUS et al., 2003).

• Íon

Partícula carregada que se forma quando um átomo neutro ou um

conjunto de átomos ganha ou perde um ou mais elétrons.

• Matéria Orgânica

Aparece na água devido à decomposição de vegetais ou dos elementos

industriais jogados nas correntes de água. Exemplos: matéria orgânica

decomposta, ácidos húmicos e fúlvicos, algas, bactérias, etc. A sua

remoção realiza-se normalmente por meio de cloração, coagulação,

sedimentação, filtração e ozonização (etapas do processo de Clarificação).

• pH

Forma usual de expressar a concentração de íons hidrogênio (H+) na

água. Este importante parâmetro é definido como o logaritmo negativo da

concentração de íons hidrogênio.

pH = - log [H+]

É uma medida que verifica se a água está com características ácidas

(pH baixo), característica neutra (pH 7,0) ou características básicas (pH

alto). Sua escala varia de 0,0 a 14,0.

• Sílica

Geralmente está presente na água na forma de ácido sílico e silicatos

solúveis em concentrações de 1 a 100 ppm. Em equipamentos de troca

térmica como caldeiras e trocadores de calor, a sílica combinada com a

dureza pode gerar incrustações muito duras e de difícil remoção, além de

apresentar tendência a passar para o vapor, produzido por arraste em

94

caldeiras de alta pressão, formando depósitos em superaquecedores e

paletas de turbinas.

• Sólidos em Suspensão e Matéria Coloidal

São constituídas de Argila, Areia, Lama, Óleos, Matéria Orgânica, Sílica

Coloidal, Ácidos Húmicos e Fúlvicos e Organismos como Bactérias e

Esporos. Os sólidos em suspensão e a matéria coloidal provocam cor e

turbidez na água bruta.

• Sólidos Totais Dissolvidos (STD)

É o somatório de todo o material dissolvido na água e que não podem

ser removidos por um processo de filtração, como por exemplo: sais de

cálcio e magnésio, cloretos, sulfatos, etc.. Suas concentrações variam entre

50 a 500 ppm, podendo alcançar valores mais altos.

• Turbidez

É a redução da transparência de uma amostra devido à presença de

partículas sólidas em suspensão. É causada por uma ampla variedade de

materiais em suspensão com tamanho desde o coloidal (1 a 100 mícron)

até grossas dispersões (> 1 000 mícron). A carga dos colóides causadores

de turbidez é negativa.

95

ANEXOS

96

ANEXO A – Desenho Esquemático da UTA

Desmineralização

Clarificação / Filtração / Potabilização

Captação

97

ANEXO B – Fluxograma Simplificado – Captação, Clarificação e Filtração

Adutora I

Adutora II

RS UTA Clarificação / Filtr a ção

A

B

C

D CF-C

TQ-02 A

TQ - 02 B

TQ-23 HCV 001

... ...

TQ-03A TQ-03B

AdutoraIII

AdutoraIV

AdutoraV

PA 8

PA 9

PA 10

PA 11

PA 14

PA 15

PA 17

PA 18

PA 19

PA 20

PA 21

PA 22

Consum i dor Externo

(Brahma )

UCJ

PA - GRUPO III

PA - GRUPO II

PA - GRUPO I

LIC 515

LIC 001

LIC 516

FIC 101

FT 01 FT 04

FT 05 FT 08

CF - B

CF - A

TQ-32

Reciclo

FIC 505

FIC

B

A

LI 101

98

ANEXO C – Fluxograma Simplificado – Desmineralização

TQ-0

3-A

A

B

C

D

E

Vasos Descloradores

TQ-0

3-B

F

G

J

I

H

PIC 034

DESMIN

LIC 004

A

B

C

D

E

01A

01B

01C

01D

02D

02C

02B

02A

02J

03A

03B

03C

03J

03D

04A

04B

04C

04D

04J

TQ-17 A TQ-17 B

TQ-11 A

Tanques de água desmineralizada

Vasos Catiônicos

Vasos Aniônicos

Vasos Leito Misto

Torres Descarbonatadora

TQ-02-A

PIC 035

Tanque de MT 5205

Sistema de anticontaminação

Interligação Desmin I e II

LIC 102

F

G

H

I

J

01E

01F

01G

01H

02H

02G

02F

02E

02I

03E

03F

03G

03I

03H

04E

04F

04G

04H

04I

TQ-17 C TQ-17 D

TQ-11 A

TQ-02-B

Interligação Desmin I e II

DESMIN II

LIC 103

Trampa de resina

FE 138

Fluxograma simplificado - Desmineralização

Sistema de anticontaminação

99

APÊNDICES

100

APÊNDICE A – Diagrama de Blocos da UTA UTA - GERAL

Cloro, Soda Caustica, Sulfatode Alumínio, Polieletrólito e Cal Ácido Sulfúrico, Soda Caustica e Salmoura

Água recuperada e Água de lavagemÁgua de lavagem

FiltradoÁgua de lavagem

Água Água Clarificada Água Filtrada Água DesmineralizadaSuperficial

Lama Água Filtrada Água Subterrânea Efluentes

Ácido Sulfúrico e Soda CausticaPolieletrólito Carbonato

de Sódio eCloro

LIMPEC Água Potável CETREL

CLARIFICAÇÃO DESMINERALIZAFILTRAÇÃO

POTABILIZAÇÃO

ÇÃO

NEUTRALIZAÇÃOFILTRO PRENSA

Legenda

Operação NormalProduto QuímicoReusoDescarte

101

APÊNDICE B – Diagrama de Blocos da Etapa de Desmineralização UTA - DESMINERALIZAÇÃO

Água de LavagemÁgua de Lavagem Água de Lavagem Água de Lavagem

Água de Lavagem Água Recuperada Água Recuperada Água Recuperada

Ácido Sulfúrico Soda Caustica e Salmoura Ácido Sulfurico, Soda Caustica e Salmoura

Água Água Água Água Água Água Filtrada Desclorada Decationizada Descarbonatada Deionizada Desmineralizada

Efluentes Efluentes Efluentes(5 correntes) (5 correntes) (6 correntes)

VASOS CATIÔNICOS

DESCARBONATADORAS

VASOS ÂNIONICOS

VASOS DE LEITOS MISTOSDESCLORADOR

Legenda

Operação NormalProduto QuímicoReusoDescarte

102

APÊNDICE C – Dados de Projeto

CORRENTES A.B. Superficial (UCJ) A.B. Subterrânea (poços) A.B (70% poços e 30% UCJ)Parâmetros In In InVazão (m³/h) 3.200,00 1.200,00 1.400,00

pH 7,10 5,8 a 6,8 5,5 a 7,0Sódio (ppm) 10 a 14 7,90

Potássio (ppm) 5,60Cálcio (ppm) 12,00 2 a 4 2,60

Magnésio (ppm) 14,50 4 a 8 2,20Dureza Total (ppm CaCO3) 26,50 6 a 12 4,80

Matéria Orgânica (O2 consumido) 0,10Amônia (ppm NH3) 0,00Ferro Total (ppm) 0,2 a 0,5 0,05

Ferro ferroso (ppm) 0,02Alcalinidade Total (ppm CaCO3) 26,00 5 a 7

Amônia (ppm) 0,01Sílica (ppm) 8,00 10 a 13 14,00

Sulfato (ppm) 5,60 0 a 6 6,40Cloreto (ppm) 26,00 10 a 15 13,80

Carbonato (ppm) 0,00Bicarbonato (ppm) 13,30CO2 livre (ppm) 9,00 5 a 9 19,20

Sólidos Suspensos (ppm) 12,00 1,00Turbidez (ppm) 20,00 0,15 a 0,5

Cor (Hazen) 100,00 < 5O2 dissolvido (ppm) 8,10

Condutividade (micromohos/cm)

103

CORRENTES Água Clarificada Água Filtrada Água Potável Água DesmineralizadaParâmetros Out Out Out OutVazão (m³/h) 3.000,00 200,00 60,00 1.400,00

pH 8 a 10 5 a 7 7,00 6 a 7Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,3

Cor (Hazen) < 10 < 3 2,00Sólidos Suspensos (ppm) < 3 < 1

Turbidez (ppm) < 5 < 1 < 1Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,5Cloro Residual (ppm) 0,3 a 1,0 0,3 a 1,0 0,5 a 2

Condutividade (micromohos/cm) 0,30Sílica (ppm) 0,02

CORRENTES Água Desclorada Água Decationizada Água Descarbonatada Água DeanionizadaParâmetros Out Out Out OutVazão (m³/h) 1.400,00 1.400,00 1.400,00 1.400,00

pH 5 a 7 2,8 a 3,1 2,8 a 3,1 9 a 10Sódio (ppm) 7,90 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,1 < 0,1 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,1 < 0,1 < 0,1CO2 livre (ppm) 5 a 9 10 a 16 < 5 < 0,3

Sílica (ppm) 14,00 14,00 14,00 < 0,3Condutividade (micromohos/cm)

104

CORRENTES Diluição de Poli Diluição de Cal Diluição do Carbonato Arraste do Cloro Sulfato de AlumínioParâmetros In In In In InVazão (m³/h)

pH 5 a 7 5 a 7 7,00 5 a 7 5 a 7Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Cor (Hazen) < 3 < 3 2,00 < 3 < 3Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1 < 1Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,5Cloro Residual (ppm) 0,3 a 1,0 0,3 a 1,0 0,5 a 2 0,3 a 1,0 0,3 a 1,0

Condutividade (micromohos/cm)Sílica (ppm)

CORRENTESDuração (min)

Parâmetros In Out In Out In Out In OutVazão (m³/h) 3.000,00 3.000,00 200,00 200,00

pH 7,10 8 a 10 7,00 5,8 a 6,3 5 a 7 5 a 7Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Cor (Hazen) 100,00 < 10 2,00 < 10 < 3 < 3Sólidos Suspensos (ppm) 12,00 < 3 < 3 < 1 < 1

Turbidez (ppm) 20,00 < 5 < 1 < 5 < 1 < 1Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,5Cloro Residual (ppm) 0,3 a 1,0 0,5 a 0,8 0,3 a 1,0 0,3 a 1,0 0,3 a 1,0

Condutividade (micromohos/cm)Sílica (ppm) 8,00Cálcio (ppm) 12,00

Magnésio (ppm) 14,50Dureza Total (ppm CaCO3) 26,50

Alcalinidade Total (ppm CaCO3) 26,00Sulfato (ppm) 5,60Cloreto (ppm) 26,00

CO2 livre (ppm) 9,00O2 dissolvido (ppm) 8,10

15Contínuo 60 ContínuoClarificação Lavagem da Prensa Filtração Lavagem dos Filtros

105

DESCLORADORDuração (min)

Parâmetros In Out In OutVazão (m³/h) 200,000 200,000 200,000 200,000

pH 5 a 7 5 a 7 5 a 7 5 a 7Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 1.152,000

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,5Cloro Residual (ppm) 0,3 a 1,0 < 0,05 0,3 a 1,0 < 0,05

Sódio (ppm) 7,900 7,900Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,3CO2 livre (ppm) 5 a 9 5 a 9

Condutividade (micromohos/cm)Sílica (ppm)

CATIONS IDuração (min)

Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In OutVazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 120,000 120,000 60,000 60,000 50,000 50,000 50,000 50,000 100,000 100,000 100,000 100,000

pH 5 a 7 2,8 a 3,1 5 a 7 2,8 a 3,1 5 a 7 2,8 a 3,1 < 1 < 1 2,8 a 3,1 < 1 5 a 7 < 3 5 a 7 < 3Sódio (ppm) 7,900 0,23 a 0,4 7,900 N.I. 7,900 N.I. 0,23 a 0,4 2.042,177 0,23 a 0,4 161,224 7,900 0,23 a 0,4 7,900 0,23 a 0,4Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 N.I. < 3 N.I. < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,1 < 0,5 N.I. < 0,5 N.I. < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,5 < 0,1 < 0,5 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,1 < 0,3 N.I. < 0,3 N.I. 1,100 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,3 < 0,1 < 0,3 < 0,1CO2 livre (ppm) 5 a 9 10 a 16 5 a 9 10 a 16 5 a 9 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 5 a 9 10 a 16 5 a 9 10 a 16

Sílica (ppm) 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000Arsênio (ppm) 0,020Chumbo (ppm) 0,020Sulfato (ppm) 20.000,000

Condutividade (micromho/cm) 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4Calcio (ppm) 672,109 53,061 0,000

Magnesio (ppm) 568,707 44,898 0,000Potassio (ppm) 1.447,619 114,286 0,000Arsenio (ppm) 0,020Chumbo (ppm) 0,020Sulfato (ppm) 19.000,000 800,000 200,000

10 60 60 25

Contínuo 10

Contínuo 15Regeneração Deslocamento Enxague Recuperação

Serviço Contra-lavagem

Serviço Contra-lavagem Rebaixamento

106

CATIONS IIDuração (min)Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out

Vazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 170,000 170,000 40,000 40,000 54,240 54,240 53,630 53,630 250,000 250,000 250,000 250,000pH 5 a 7 2,8 a 3,1 5 a 7 2,8 a 3,1 < 1 < 1 < 1 < 1 2,8 a 3,1 < 1 5 a 7 < 3 5 a 7 < 3

Sódio (ppm) 7,900 0,23 a 0,4 7,900 N.I. 0,23 a 0,4 1.848,600 0,23 a 0,4 2.382,640 0,23 a 0,4 62,878 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 N.I. < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,5 < 0,1 < 0,5 N.I. < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,5 < 0,1 < 0,5 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,3 < 0,1 < 0,3 N.I. 1,100 < 0,1 1,100 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,3 < 0,1 < 0,3 < 0,1CO2 livre (ppm) 5 a 9 10 a 16 5 a 9 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 10 a 16 5 a 9 10 a 16 5 a 9 10 a 16

Sílica (ppm) 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000 14,000Arsênio (ppm) 0,010 0,020Chumbo (ppm) 0,010 0,020Sulfato (ppm) 20.000,000 13.333,333 40.000,000 26.666,667 1.600,000 400,000

Condutividade (micromho/cm) 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4 2 a 4Calcio (ppm) N.D. 441,469 640,131 20,694 0,000

Magnesio (ppm) N.D. 373,551 541,649 17,510 0,000Potassio (ppm) N.D. 950,857 1.378,743 44,571 0,000Arsenio (ppm) 0,013 0,026Chumbo (ppm) 0,013 0,026

ANIONS IDuração (min)

Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In OutVazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 35,000 35,000 60,000 60,000 40,000 40,000 40,000 40,000 100,000 100,000 100,000 100,000

pH 2,8 a 3,1 9 a 10 2,8 a 3,1 9 a 10 9 a 10 12 a 13 12 a 13 9 a 10 12 a 13 2,8 a 3,1 9 a 10 2,8 a 3,1 9 a 10Sódio (ppm) 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 17.802,000 17.802,000 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 N.I. < 3 N.I. 100,000 < 3 N.I. < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,300 0,300 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I N.I < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I N.I < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1CO2 livre (ppm) < 5 < 0,3 < 5 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 5 < 0,3 < 5 < 0,3

Sílica (ppm) 14,000 < 0,3 14,000 < 0,3 < 0,3 3,000 4.560,000 < 0,3 280,000 14,000 < 0,3 14,000 < 0,3Clorito (ppm) 210,000 140,000

Carbonato (ppm) 300,000 200,000Cloreto (ppm) 0,060 4.494,857 276,000 N.I. N.I.Sulfato (ppm) 90,000 2.084,571 128,000 N.I. N.I.

Mercúrio (ppm) 0,006 0,006Arsênio (ppm) 0,006 0,006Níquel (ppm) 0,060 0,060Cobre (ppm) 0,030 0,030

Magnésio (ppm) 3,000 3,000Cálcio (ppm) 1,500 1,500

Chumbo (ppm) 0,060 0,060

45 45 3

Contínuo 7 40 45 60 33

Recuperação

Deslocamento

Contínuo 15 10Rebaixamento Regeneração (3%) Deslocamento Enxague

Serviço Contra-lavagem Regeneração I (2%) Regeneração II (4%) Enxague Recuperação

Serviço Contra-lavagem

Condutividade (micromho/cm) 30,000 N.I. 30,000 N.I. N.I. N.I. N.I.

107

ANIONS II

Duração (min)Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out

Vazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 50,000 50,000 50,000 50,000 0,000 36,000 36,000 36,000 36,000 36,000 36,000 100,000 100,000 100,000 100,000 100,000 100,000pH 2,8 a 3,1 9 a 10 2,8 a 3,1 9 a 10 2,8 a 3,1 9 a 10 9 a 10 12 a 13 12 a 13 12 a 13 12 a 13 9 a 10 12 a 13 9 a 10 12 a 13 2,8 a 3,1 9 a 10 2,8 a 3,1 9 a 10

Sódio (ppm) 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 29.394,000 29.394,000 12.461,400 12.461,400 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4 0,23 a 0,4Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 N.I. 100,000 N.I. 100,000 < 3 N.I. < 3 N.I. < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,600 0,600 0,300 0,300 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I. N.I. N.I N.I N.I N.I < 1 N.I. < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 N.I. < 1 N.I. N.I. N.I N.I N.I N.I < 1 N.I. < 1 N.I. < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1CO2 livre (ppm) < 5 < 0,3 < 5 < 0,3 < 5 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 5 < 0,3 < 5 < 0,3

Sílica (ppm) 14,000 < 0,3 14,000 < 0,3 14,000 < 0,3 < 0,3 4,000 7.280,000 3,000 2.730,000 < 0,3 364,000 < 0,3 786,000 14,000 < 0,3 14,000 < 0,3Clorito (ppm) 420,000 280,000 210,000

Carbonato (ppm) 600,000 400,000 300,000Cloreto (ppm) 0,120 7.176,000 0,060 2.691,000 358,800 775,008 N.I.Sulfato (ppm) 180,000 3.328,000 90,000 1.248,000 166,400 359,424 N.I.

Mercúrio (ppm) 0,008 0,008 0,006 0,006Arsênio (ppm) 0,008 0,008 0,006 0,006Níquel (ppm) 0,080 0,080 0,060 0,060Cobre (ppm) 0,040 0,040 0,030 0,030

Magnésio (ppm) 4,000 4,000 3,000 3,000Cálcio (ppm) 2,000 2,000 1,500 1,500

Chumbo (ppm) 0,080 0,080 0,060 0,060Condutividade (micromho/cm) 30,000 N.I. N.I. N.I. N.I. N.I. N.I. N.I. N.I. N.I.

MISTO IDuração (min)

Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In OutVazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 36,000 36,000 13,000 13,000 13,000 13,000 13,000 13,000 39,000 39,000 100,000 100,000 200,000 200,000

pH 9 a 10 6 a 7 9 a 10 6 a 7 12 a 13 12 a 13 < 1 < 1 9 a 10 < 1 < 1 9 a 10 < 1 9 a 10 < 1Sódio (ppm) 0,23 a 0,4 N.I. 0,23 a 0,4 N.I. 23.989,000 23.989,000 0,23 a 0,4 2.072,727 0,23 a 0,4 116,364 116,364 0,23 a 0,4 N.I. 0,23 a 0,4 N.I.Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 < 3 N.I. N.I. N.I. N.I. < 3 N.I. N.I. < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,400 0,400 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1 N.I. N.I. N.I. N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1 N.I. N.I. N.I. N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1CO2 livre (ppm) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 N.I. N.I. N.I. N.I. < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Sílica (ppm) < 0,3 0,020 < 0,3 0,200 4,000 1.590,698 < 0,3 < 0,3 < 0,3 29,538 29,538 < 0,3 0,020 < 0,3 0,020Clorito (ppm) 280,000 186,667

Carbonato (ppm) 400,000 266,667Cloreto (ppm) 0,080 0,053Sulfato (ppm) 120,000 80,000 40.163,265 38.155,102 1.606,531 1.606,531 401,633

Mercúrio (ppm) 0,008 0,008Arsênio (ppm) 0,008 0,008 0,040 0,027Níquel (ppm) 0,080 0,080Cobre (ppm) 0,040 0,040


Chumbo (ppm) 0,080 0,080 0,040 0,027Condutividade (micromho/cm) 0,300 N.I. N.I. N.I. 0,300 0,300

3

Contínuo 20 40 40 40 15 1

30 40 60 5Contínuo 10 10Regeneração I (4%) Regeneração II (3%) Deslocamento I Deslocamento II

RecuperaçãoEnxagueDeslocamento RebaixamentoServiço Contra-lavagem Aplicação de Soda (4%) Aplicação de Ácido (4%)

Serviço Lavagem AII Lavagem AI Repouso RecuperaçãoEnxague

108

MISTO IIDuração (min)

Parâmetros In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In Out In OutVazão Normal (m³/h) 200,000 200,000 24,000 24,000 13,000 13,000 13,000 13,000 116,400 116,400 226,000 226,000 250,000 250,000 250,000 250,000 250,000 250,000

pH 9 a 10 6 a 7 9 a 10 6 a 7 1 a 13 1 a 13 1 a 13 < 1 < 1 9 a 10 < 1 9 a 10 < 1 9 a 10 < 1Sódio (ppm) 0,23 a 0,4 N.I. 0,23 a 0,4 N.I. 23.989,000 26.061,727 0,23 a 0,4 116,364 116,364 0,23 a 0,4 N.I. 0,23 a 0,4 N.I. 0,23 a 0,4 N.I.Cor (Hazen) < 3 < 3 < 3 < 3 N.I. N.I. < 3 N.I. N.I. < 3 < 3 < 3 < 3 < 3 < 3

Alumínio Solúvel (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,400 0,400 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Cloro Residual (ppm) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Turbidez (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1 N.I. N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1Sólidos Suspensos (ppm) < 1 < 1 < 1 < 1 N.I. N.I. < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1

Ferro Total (ppm) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1CO2 livre (ppm) < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 N.I. N.I. < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Sílica (ppm) < 0,3 0,020 < 0,3 0,200 4,000 1.590,698 < 0,3 29,538 29,538 < 0,3 0,020 < 0,3 0,020 < 0,3 0,020Clorito (ppm) 280,000 186,667

Carbonato (ppm) 400,000 266,667Cloreto (ppm) 0,080 0,053Sulfato (ppm) 40.163,265 38.235,102 1.606,531 1.606,531 401,633

Mercúrio (ppm) 0,008 0,008Arsênio (ppm) 0,040 0,027Níquel (ppm) 0,080 0,080Cobre (ppm) 0,040 0,040


Chumbo (ppm) 0,040 0,027Condutividade (micromho/cm) 0,300 N.I. 0,300 0,300 0,300

10 15 30 1Contínuo 17 40 40Enxague RecuperaçãoServiço Contra-lavagem Aplicação de Regenerante (4%) Deslocamento Rebaixamento Mistura de Ar Enchimento

109

APÊNDICE D – Dados Experimentais Vaso V-5202B V-5202B V-5202B V-5202B V-5202BEtapa Contra-Lavagem Contra-Lavagem Rebaixamento Regeneração Regeneração

CONTAMINANTES Unidade In Out Out In OutSólidos Suspensos ppm 0,0 54,0 7,3 14,0 8,0

Sais Totais Dissolvidos ppm 102,50 140,00 155,33 107000,00 62385,33Sílica ppb 15000,0 15000,0 15000,0 15000,0 15000,0

Vaso V-5202B V-5202B V-5202B V-5202B V-5203DEtapa Deslocamento Deslocamento Enxague Enxague Contra-Lavagem

CONTAMINANTES Unidade In Out In Out InSólidos Suspensos ppm 0,0 3,3 0,0 8,0 0,0


Vaso V-5203D V-5203D V-5203D V-5203D V-5203DEtapa Contra-Lavagem Rebaixamento Regeneração (3%) Regeneração (3%) Deslocamento

CONTAMINANTES Unidade Out Out In Out InSólidos Suspensos ppm 6,7 4,7 6,0 4,0 0,0


Vaso V-5203D V-5203D V-5203D V-5204J V-5204JEtapa Deslocamento Enxague Enxague Contra-Lavagem Contra-Lavagem

CONTAMINANTES Unidade Out In Out In OutSólidos Suspensos ppm 16,7 0,0 17,3 0,0 7,3


Vaso V-5204J V-5204J V-5204J V-5204J V-5204JEtapa Aplicação de Soda (4%) Aplicação de Ácido (4%) Aplicação de Regenerante Deslocamento Soda Deslocamento Ácido

CONTAMINANTES Unidade In In Out In InSólidos Suspensos ppm 70,0 50,0 6,0 0,0 0,0


110

Vaso V-5204J V-5204J V-5204J V-5204J V-5202 HEtapa Deslocamento Rebaixamento Enxague Enxague Contra-Lavagem

CONTAMINANTES Unidade Out Out In Out InSólidos Suspensos ppm 5,0 4,0 0,0 6,0 0,0


Vaso V-5202 H V-5202 H V-5202 H V-5202 H V-5202 HEtapa Contra-Lavagem Regeneração I (2%) Regeneração I (2%) Regeneração II (4%) Regeneração II (4%)



Vaso V-5202 H V-5202 H V-5202 H V-5202 H V-5203 IEtapa Deslocamento Deslocamento Enxague Enxague Lavagem AII



Vaso V-5203 I V-5203 I V-5203 I V-5203 I V-5203 IEtapa Lavagem AII Lavagem AI Lavagem AI Regeneração I (4%) Regeneração I (4%)



Vaso V-5203 I V-5203 I V-5203 I V-5203 I V-5203 IEtapa Regeneração II (4%) Regeneração II (4%) Deslocamento I Deslocamento I Deslocamento II



111

Vaso V-5203 I V-5203 I V-5203 I V-5404 G V-5404 GEtapa Deslocamento II Enxague Enxague Contra-Lavagem Contra-Lavagem



Vaso V-5404 G V-5404 G V-5404 G V-5404 G V-5404 GEtapa Aplicação de Soda (4%) Aplicação de Ácido (4%) Aplicação de Regenerante (4%) Deslocamento (Soda) Deslocamento (Ácido)

CONTAMINANTES Unidade In In Out In InSólidos Suspensos ppm 41,0 108,0 56,7 0,0 0,0


Vaso V-5404 G V-5404 G V-5404 G V-5404 GEtapa Deslocamento Rebaixamento Enxague Enxague

CONTAMINANTES Unidade Out Out In OutSólidos Suspensos ppm 56,7 20,0 0,0 26,0

Sais Totais Dissolvidos ppm 28733,33 7110,00 3,00 470,00Sílica ppb 44450,0 839,7 100,0 730,0

112

APÊNDICE E – Cálculo das Vazões Mensais de Efluente

Bateria Etapa Vazão (m³/h) Tempo (min) Tempo (h) Frequência Mensal Vazão (m³/mês)DESCLORADOR I Contra-lavagem 200,00 60,00 1,00 4,00 800,00

Contra-lavagem 120,00 15,00 0,25 1,43 42,86Rebaixamento 60,00 10,00 0,17 10,00 100,00

Aplicação 50,00 60,00 1,00 10,00 500,00Deslocamento 50,00 60,00 1,00 10,00 500,00

Enxague 100,00 25,00 0,42 10,00 416,67Contra-lavagem 35,00 15,00 0,25 1,43 12,50Rebaixamento 60,00 10,00 0,17 10,00 100,00

Aplicação 32,00 45,00 0,75 10,00 240,00Deslocamento 32,00 45,00 0,75 10,00 240,00

Enxague 100,00 3,00 0,05 10,00 50,00Contra-lavagem 36,00 20,00 0,33 1,00 12,00

Aplicação 13,00 40,00 0,67 1,00 8,67Deslocamento 13,00 30,00 0,50 1,00 6,50Rebaixamento 60,00 15,00 0,25 1,00 15,00

Enxague 100,00 1,00 0,02 1,00 1,67DESCLORADOR II Contra-lavagem 200,00 60,00 1,00 4,00 800,00

Contra-lavagem 170,00 15,00 0,25 1,14 48,57Aplicação I 40,00 40,00 0,67 8,00 213,33Aplicação II 40,00 45,00 0,75 8,00 240,00

Deslocamento 40,00 60,00 1,00 8,00 320,00Enxague 100,00 33,00 0,55 8,00 440,00

Lavagem AI 56,00 15,00 0,25 1,14 16,00Lavagem AII 56,00 15,00 0,25 1,14 16,00Aplicação I 36,00 30,00 0,50 8,00 144,00Aplicação II 36,00 40,00 0,67 8,00 192,00

Deslocamento I 36,00 60,00 1,00 8,00 288,00Deslocamento II 150,00 10,00 0,17 8,00 200,00

Enxague 100,00 3,00 0,05 8,00 40,00Contra-lavagem 25,00 20,00 0,33 1,00 8,33

Aplicação 13,00 40,00 0,67 1,00 8,67Deslocamento 13,00 40,00 0,67 1,00 8,67Rebaixamento 60,00 10,00 0,17 1,00 10,00

Enchimento 13,00 30,00 0,50 1,00 6,50Enxague 100,00 1,00 0,02 1,00 1,67

ÂNION II

MISTO II

CÁTION I

ÂNION I

MISTO I

CÁTION II

113

APÊNDICE F – Diagrama de Blocos das Operações Geradoras de Efluente Legenda

Vazão (m³/mês)Concentração de SS (ppm)

0,0 47,0

7,3

0,0 8,0

0,0 33,3

0,0 31,3

0,0 33,0

0,0 22,0

0,0 6,7

Concentração de STD (ppm)Concentração de Silica (ppb)

Entrada Op1 Saída91,43 91,43

71,25 112,5015000,0 15000,0

Fe2100,00

155,3315000,0

Op3500,00 500,00

140,00 62385,3315000,0 15000,0

Op4213,33 213,33

100,00 20156,6715000,0 15000,0

Op5240,00 240,00

100,00 56133,3315000,0 15000,0

Op6820,00 820,00

120,00 65260,0015000,0 15000,0

Op7856,67 856,67

46,00 4176,5015000,0 15000,0

Op812,50 12,50

1,20 1,2090,0 16050,0

Rebaixamento dos Cátions I

Contra-lavagem dos Ânions I

Aplicação dos Cátions I

Deslocamento dos Cátions I e

II

Contra-lavagem dos Cátions I e

II

Aplicação I dos Cátions II

Enxague dos Cátions I e II

Aplicação II dos Cátions II

114

Op916,00 16,000,0 10,7

0,0 15,0

4,7

0,0 4,0

0,0 42,3

0,0 25,0

0,0 16,7

0,0 19,0

0,0 10,0

100,00 100,0015000,0 75800,0

Op1016,00 16,00

100,00 100,0015000,0 14950,0

Fe11100,00

14,3311466,7

Op12240,00 240,00

1,50 85700,00100,0 409700,0

Op13144,00 144,00

3,00 46509,67100,0 9485833,3

Op14192,00 192,00

3,00 17682,00100,0 294600,0

Op15240,00 240,00

1,50 6520,00100,0 38200,0

Op16288,00 288,00

3,00 50550,00100,0 202625,0

Op17200,00 200,00

100,00 5600,0015000,0 10750,0

Rebaixamento dos Ânions I

Lavagem AI dos Ânions II

Deslocamento I dos Ânions II

Deslocamento II dos Ânions II

Deslocamento dos Ânions I

Aplicação dos Ânions I

Aplicação II dos Ânions II

Lavagem AII dos Ânions II

Aplicação I dos Ânions II

115

118,50 3495,6715000,0 12621,7

Op1920,33 20,33

1,95 1,95100,0 309,2

Op2017,33 17,33

2,25 20377,13100,0 56921,0

Op2115,17 15,17

2,25 25550,00100,0 34711,7

Fe2225,00

4155,00569,8

Op233,33 3,33

1,95 435,00100,0 385,0

Rebaixamento dos Leitos Misto

I e II

Enxague dos Ânions I e II

Contra-lavagem dos Leitos Misto

I e II

Enxague dos Leitos Misto I e

II

Aplicação dos Leitos Misto I e

II

Deslocamento dos Leitos Misto

I e II

Op1890,00 90,000,0 25,7

0,0 14,8

0,0 31,3

0,0 30,8

12,0

0,0 16,0

116

UFBA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - teclim.ufba.br · LISTA DE FIGURAS Figura 01 – Fluxograma dos Processos na UNIB 17 Figura 02 – Vista Aérea da UTA (Planta 2) 17 Figura 03 –