Retrofitting ganha força para ampliar capacidade e modernizar

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Retrofitting ganha força
para ampliar capacidade
e modernizar ElEs e ElAs
Marcelo Furtado
u
ma atividade comum no
setor de máquinas e equipamentos industriais, o retrofitting, palavra inglesa que
significa reconversão e que
na prática se traduz como
modernização, começa a ser
difundida também no mercado de tratamento de água e efluentes industriais.
Embora ainda não seja tão usual como
é em países europeus e nos Estados
Unidos, a técnica já faz parte da carteira
de ofertas de muitas empresas de engenharia do Brasil e, vez por outra, são
concretizados projetos de reforma e de
modernização/ampliação de estações de
tratamento antigas.
Não se pode negar, porém, que
os primeiros casos de retrofitting são
situações pontuais, em que a indústria
se vê obrigada a recorrer a soluções
inteligentes, para suportar ampliações
produtivas, por causa da falta de área útil
para duplicar fisicamente as estações.
Usar novas tecnologias para dobrar a
capacidade do tratamento, sem necessitar de obras civis, e aproveitando os
reatores e tanques existentes, torna-se
quase obrigação para essas empresas.
De olho nessas demandas, que tendem
40
a crescer nos próximos anos, as OEMs
especializadas em água vão atrás de
soluções para atender os clientes.
Foi isso o que ocorreu, por exemplo, na unidade da indústria têxtil
Coteminas, em Montes Claros, Minas
Gerais. Em sua fábrica de lençóis de
algodão, cuja produção com tingimento
em corantes reativos dobraria a geração
de efluentes em um plano de expansão,
a empresa nacional precisaria também
aumentar em 100% a capacidade da sua
estação de lodos ativados convencional
em operação desde 1994. Mas se continuasse o plano inicial aí encontraria
seu primeiro grande dilema: seria necessário terreno igual para construir
novos decantadores e tanques para
tratamento biológico, além de adensadores de lodo. Nessa conta, já alta por
si só, seria acrescentada uma despesa
extra bastante indesejada pela empresa
do vice-presidente da República, José
Alencar: a compra de um terreno vizinho para executar a obra.
VRM - Com todas as dificuldades, a
Coteminas resolveu encomendar estudo para retrofitting, para concentrar o
tratamento na área instalada da antiga
estação. Para atender a expansão da
fábrica, o projeto necessitava suportar
uma vazão não muito maior - de 150
m3Jh, em comparação com os 136 m3Jh
até então gerados, já que o uso da água
passou a ser mais racionalizado. Porém
a carga passaria a ter DBO duplicado,
de 1.060 mg/l para 2.400 mg/l, ou com
8.640 kgDBO/dia, duas vezes e meia superior aos 3.460 kgDBO/dia recebidos
no lodo ativado.
Imediatamente, sob o suporte da
Neotex Consultoria Ambiental, de São
Paulo, a Coteminas passou a considerar
o uso de tecnologias de membranas para
renovar a estação, no caso empregando
o conceito de biorreatores a membranas.
Aconsultoria, por sua vez, iniciou testes
com dois tipos de tecnologias: a tubular
com membranas cross-flow e uma outra,
inédita no Brasil, da alemã Huber, que
emprega um sistema de membranas
planas de ultrafiltração com tecnologia
rotativa e submersa denominado VRM
(Vacuum Rotation Membrane).
Segundo explicou a diretora de tecnologia e aplicação da Neotex, Elaine
Conchon, depois de testes em escala piloto a decisão recaiu sobre a tecnologia
da Huber, que se mostrou mais eficiente
QuímlclB Derivados - j u Ih o - 2 O 1 O
em termos de custo energético e de
operação. No primeiro caso, o consumo
de energia se mostrou bem baixo, de
0,68 kwh por m' de água tratada, contra
3,96 kwh das membranas de cross-flow.
Já o outro ponto operacional, segundo
Elaine, referiu-se à constatação do alto
grau de entupimento das membranas da
tecnologia tubular, que comprometiam
a garantia de rendimento do tratamento
e demandavam paradas para limpeza
(até duas por mês). Se já não bastasse,
as membranas cross-flow, ao fim do tratamento, ainda necessitavam de suporte
de ozônio para remover a cor do efluente
têxtil, ao contrário da VRM.
em um pequeno espaço dentro da área
da estação.
O decantador antigo da Coteminas
foi transformado em adensador de lodo e
o adensador desativado em tanque de armazenamento da água de reúso. A nova
unidade para 150 m3fh remove 97% de
DQO e 99% do DBO do efluente, respeitando com folga as metas do tratamento
de DBO inferior a 250 mg/l, cor inferior
a 300 mg PNI, turbidez menor que 0,3
NTU e SST de O mg/l. Em breve, a
Tecnologia VRM: ultrafiltração rotativa
Menos energia - Na comparação das
tecnologias, em operações piloto de
seis meses, o custo final do tratamento
da Huber se mostrou muito mais vantajoso, de US$ 0,88 por m3 contra US$
1,23/m3 do tubular. "Foi incontestável
e decidimos pelo VRM", disse Elaine.
Com partida em setembro de 2009, a
planta conta com quatro tanques com os
módulos em formato de tambor rotativo
com diâmetro de 3 metros cada e com
1.600 placas. Muito compactos, eles
recebem o efluente do reator biológico
2010 - julho - Qulmlca e Derivados
41
A
TRATAMENTO DE ÁGUA
água até então descartada será
reaproveitada
provavelmente
nas torres de resfriamento.
A tecnologia rotativa da
Huber funciona como um carretel em que as membranas
planas são afixadas formando um elemento cilíndrico e
dispostas em paralelo. Cada
módulo consiste em quatro
placas de membranas, conectadas por um sistema de fácil
manipulação,
para permitir
rápida remoção em caso de
danificação. Os elementos em
formato cilíndrico podem ser
disponíveis em seis módulos,
caso do modelo standard VRM
20, ou em oito módulos, no
VRM 30. Uma unidade rotativa pode contar com até 60
elementos, quando a superficie
de membranas chega a 2.880 m2•
A operação rotativa da Huber começa com o enchimento do tanque, com
a unidade de membranas, com lodo
ativado vindo da estação de aeração.
Após isso, a rotação da unidade se inicia
com velocidade de uma a três voltas por
minuto, o que cria um fluxo cruzado
(cross-flow) na superficie da membrana
e previne a formação de camadas biológicas. De forma adicional, a rotação cria
o sistema
42
Elaine: VRM se mostrou mais viável do que
tecnologia tubular
turbulências na câmara de filtração e aí
gera uma mistura intensa do efluente. Ao
mesmo tempo, bolhas de ar grandes são
injetadas por um eixo central, mantendo
a superficie da membrana mais limpa.
O processo de filtração funciona, de
início, com a bomba do permeado criando uma pressão negativa dentro da placa
da membrana. A água clarificada, nessa
etapa, é succionada através da membrana por uma mangueira de coleta. Os
de membranas planas a vácuo e rotativo dobrou ElE da Coteminas
sólidos, germes e vírus que ficam
impregnados na superficie das
membranas são constantemente removidos pela rotação em
cross-flow e pelo borbulhamento
de ar. De formacíclica, depois de
cada nove minutos de filtração,
a bomba do permeado para por
um minuto para permitir uma
limpeza intensa da membrana,
em um processo chamado de
relaxation (relaxação).
Além
da
unidade
na
Coteminas, a Neotex já fechou
contrato para fazer retrofitting
com a tecnologia VRM na indústria têxtil Canatiba, uma das
maiores fabricantes de tecido
denim do Brasil, em sua sede
em Santa Bárbara D'Oeste-SP.
Com estação de tratamento de
efluentes de lodos ativados em
operação desde 1988 - aliás, obra
também da Neotex -, sua capacidade
atual de 90 m3fh precisará ser aumentada
para 120 m3fh em projeto de expansão.
"Da mesma forma, vamos usar o VRM
para não precisar de mais terreno para
a ampliação, além de permitir o reúso
dos efluentes pelo cliente, maior estabilidade do sistema e simplicidade
operacional", concluiu Elaine Conchon.
MBBR - Além da sofisticação do uso
de membranas, no mercado de tratamento de água e efluentes, quando se
fala em retrofitting uma tecnologia que
vem muito em mente é aquela em que
reatores biológicos são aperfeiçoados
com o uso de peças plásticas (carriers,
ou transportadores) para aumentar a superficie de contato, fazendo a biomassa
se aderir a elas. Quando bem projetada,
essa técnica pode quase duplicar a capacidade de remoção de carga de estações
de tratamento de efluentes.
Aliás, esse conceito de retrofitting,
por ser aparentemente simples, visto se
basear na adição de peças plásticas no
tanque biológico, teve até sua reputação
abalada pela entrada no mercado de
alguns aproveitadores. É o que explica
José Corrêa Carmo Jr., consultor técnico
da Centroprojekt, empresa de engenharia que possui acordo com a israelense
Aqwise para uso da tecnologia de
MBBR (Moving Bed Bio-Reactor, ou
Qulmlca e Derivados· julho - 2010
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Carmo: uso de carriers
amplia remoção de carga
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biorreator de leito móvel) baseada
em carriers de plástico especialmente
projetados. "Depois que algumas tecnologias chegaram ao Brasil, muita
gente passou a cortar conduíte e jogar
nas estações, pensando que bastava
isso para melhorar o tratamento", disse
Corrêa.
Com casos instalados em indústrias de celulose, onde de anos para cá
houve muita expansão produtiva que
gerou cargas orgânicas maiores nos
efluentes, porém com mesmas vazões
(em virtude dos processos estarem
racionais no uso da água), o consultor
ressalta que o retrofitting precisa ser
bem calculado e contar com carriers
de boa qualidade. As peças israelenses, segundo diz, aumentam a cada
metro cúbico delas adicionadas no
tanque cerca de 650 metros de área real
de carga. "A biomassa se adere dentro
da estrutura dela. Quando fica velha,
se desprende, mantendo um ciclo contínuo que pode durar até trinta anos",
completou. Os projetos de enchimento
dos reatores com as peças variam de
20% a 70% do volume do tanque.
Segundo Carmo, um bom sistema
precisa contar com peças com densidade ideal, que não afundem e nem
flutuem no tanque. E isso precisa ser
calculado com um projeto de injetores
44
Certificada no modelo de Gestão da Qualidade ISO 9001:2000
de difusores de ar, com bolhas grossas
ou finas, para manter a mistura correta.
Ao contrário de sistemas concorrentes,
complementa o consultor, o da israelense Aqwise funciona bem com a
injeção de bolhas finas, que consomem
até 40% menos energia por contar com
melhor dissolução de oxigênio. "Mas
se o cliente já tiver sistema com bolhas
grossas, podemos utilizá-lo também",
disse. Importante ainda para o bom
funcionamento é a retenção hidráulica
ser dimensionada de acordo com a
carga a ser removida.
O investimento nesse retrofitting
é bem menor do que o feito, por
exemplo, quando se usa membranas, tecnologia que a Centroprojekt
também se especializou por meio de
parceria com a japonesa Kubota. "Só
é necessário um rearranjo do sistema
de aeração, para incrementar a vazão
de ar", disse. Tamanha simplicidade
está fazendo a Centroprojekt oferecer
a tecnologia para companhias de saneamento, sobretudo para as concessionárias privadas que assumem estações
públicas antigas e passam a ter metas
de ampliação de tratamento de esgotos.
BioBob - Outra OEM ofertando tecnologia de retroffiting
de sistema
biológico é a Fluid Brasil, de JundiaíSP. Nesse caso, a retrofitting conta
com parceria com outra nacional, a
Bio Proj, de Ribeirão Preto-SP, que
desenvolveu um transportador
para
imobilização celular empregado com
suporte de biomassa em sistemas
biológicos. Denominado BioBob, de
acordo com o gerente-comercial
da
Fluid, Francisco Faus, o sistema aumenta em até quatro vezes a eficiência
do reator, podendo reduzir o tamanho
dos tanques em plantas novas e aumentando a carga tratada em antigos,
permitindo tratamentos anaeróbios ou
aeróbios ou combinados.
"Além disso, como a biomassa
fica aderida no suporte de plástico
e contida no reator, pode-se até dispensar decantadores e flotadores para
separar o lodo do efluente", afirmou
Faus. Nessas obras novas, existe até a
possibilidade de construir reatores em
formato de torres verticais, reduzindo
a área necessária para o sistema.
Os BioBobs, segundo Faus, uma
QulAllea e Derivadas - julho - 2010
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TRATAMENTO DE ÁGUA
Os biobobs aumentam em 4 vezes eficiência de reator
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tecnologia de mídia fixa, possuem
alta área superficial, em razão de sua
construção ser feita como uma grelha
com recheio plástico para absorver
a biomassa, que proporciona
alto
tempo de retenção do lodo. Sua área
superficial é medida como 500 mil
m2/m3• A tecnologia também conta
com alta capacidade hidrodinâmica,
com poros idade do leito superior
a 70%, o que ainda evita problema
de colmatação e entupimento, visto
que a biomassa fica aderi da na parte
interna do suporte, não necessitando
de retrolavagens. Seu altíssimo tempo
de retenção (idade do lodo), fazendo
com que a biomassa permaneça mais
tempo no reator, também gera muito
pouco lodo no sistema.
Para água - Não é só em sistemas para
efiuentes que o conceito de retrofitting
é possível. Em tratamento de água,
especificamente na desmineralização,
há a alternativa de se ampliar ou modernizar um sistema antigo minimizando bastante o custo em comparação
com uma obra nova. Uma empresa
empenhada em divulgar retrofitting
nessa área é a Dow, detentora de tecnologias de resinas de troca iônica e
de membranas de osmose reversa. Nas
duas rotas de desmineralização, aliás,
48
a Dow Water & Process Solutions
propõe o retrofitting.
No caso da troca iônica, segundo
explicou o gerente da área, Marcus
Simionato, a alternativa é pela tecnologia de leito compacto com regeneração contracorrente UpCore. A
proposta, já parte do pacote de ofertas
de várias OEMs licenciadas pela Dow,
é substituir sistemas convencionais
de troca iônica coconcorrentes
que
tenham o mesmo sentido de alimentação descendente de água e de regeneração ascendente (a maior parte
dos sistemas instalados no Brasil) que
o UpCore. As empresas licenciadas
utilizam o software Cadix (Compu ter
Assisted Design for Ion Exchange
Systems), da Dow, para simular os
projetos.
Para começar a efetuar o retrofitting, sem necessidade de troca do
vaso de resinas, basta trocar as resinas
antigas pelas UpCore, preenchendo
mais 40% do volume do vaso com
elas e deixando mais ou menos de 5%
a 10% livres para suportar o inchaço
(sweeling) das resinas fortes catiônicas e aniônicas durante a regeneração.
Além disso, precisa ser adicionada
uma camada de resinas inertes de
polietileno no espelho superior do
vaso, que também precisará de creQulllica e DerIvados - j u Ih o - 2 O 1 O
TRATAMENTO DE ÁGUA
Linha Cúbica
1.000 litros
Dlmens6es (f X I X a):
1.050 X 1.250 X 1.250 mm
Linha Cillndrica
900 litros (Isotérrnlco)
1.000 litros (demais modelos)
Dimensões (f X I X a):
1.110 X 1.200 X 1.630 mm
Simionato: retrofitting
converte troca iônica
Linha Cúbica
1.000 e 1.500 litros
Dimensões (f X I X a):
1.050 X 1.250 X 2.700 mm
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pinas para alimentar a troca ionica.
As resinas inertes, segundo explicou
Simionato, são para ajudar no fluxo
de alimentação e para evitar que as
resinas do processo batam no espelho
e quebrem. Durante a compactação e
regeneração do leito, a camada inerte
deixa que os sólidos em suspensão e as
resinas quebradas saiam e que as resinas
catiônicas e aniônicas fiquem retidas.
As resinas no retrofitting precisam ser trocadas porque o sistema
compacto opera com uniformidade de
granulometria (600 micras), contra a
variação muito grande das convencionais de 300 a 1.200 micras. "Se
houver resinas finas, elas entopem
as crepinas", explicou. Nas contas
da Dow, havendo a possibilidade de
aproveitamento
da unidade antiga
para a mudança, o projeto se paga
rapidamente. Isso porque o leito compacto usa 50% menos regenerantes
químicos, gera 50% menos efluentes
e o tempo de regeneração cai pela
metade. Além disso, a qualidade da
água desmineralizada é muito melhor:
a condutividade média na saída do
leito aniônico é de 1 a 4 mS, contra
10 a 20 mS do sistema convencional.
No processo UpCore, a água de
alimentação entra pelo distribuidor
de crepinas da parte superior e passa
pelo material inerte superior. Ao final
48
do ciclo de produção, inicia-se a regeneração para reativar a resina e fazer
com que o processo limpe a resina de
sólidos em suspensão. Essa etapa é
feita por fluxo ascendente de água com
força suficiente para compactar o leito
até a parte superior. Na sequência, o
regenerante é injetado de forma ascendente, sendo deslocado com água.
Por fim, o leito se decanta e passa por
lavagem rápida descendente de água.
Com a remoção total dos sólidos em
suspensão retidos na parte superior do
leito durante a operação, assegura-se
melhor rendimento do vaso compacto,
com uma produtividade bem maior do
que o sistema convencional.
A outra alternativa de retrofitting
da Dow é para membranas de osmose
reversa. No caso, trata-se de processo
mais simples: a troca de membranas por
modelos mais modernos. O principal
nesse sentido é a troca do carro-chefe
da Dow, a membrana BW 30400, pela
BW30xFR 400/341, de alta resistência
ao fouling (incrustação), A novidade
produz 10% mais de água, cerca de 43
mvdia, e tem perrneado melhor. Seu
espaçador, por meio de processo de
enrolamento automatizado das folhas
da membrana, pôde ter espessura maior,
de 34 milésimos (o convencional tem
28 milésimos). Isso fez com que fosse
melhorada a resistência à incrustação
das folhas, pois a água de entrada e
suas impurezas ficam mais afastadas das
sensíveis folhas. "E também as folhas
de poliamida das membranas sofreram
tratamento químico para aumentar a
resistência", disse Sirnionato.
A ideia, ao incentivar a troca das
membranas mais resistentes ao pior
problema da tecnologia no Brasil, a
incrustação biológica, é fazer com
que todo o mercado se renda às novas conquistas da pesquisa da Dow,
melhorando a imagem da osmose
reversa. "Com as novas membranas,
com certeza dá para ter uma limpeza
química a menos por ano e aumentar a
sua vida útil", disse Simionato. Além
desse modelo, a Dow também oferta
a BW 30HR-440i, que apesar de ter o
mesmo espaçador de 28 milésimos da
tradicional, tem tratamento químico
protetivo nas folhas. Sua diferença do
outro novo modelo é ter 10% a mais de
área de filtração .•
Químicae Derivados· julho - 2010