membranas no tratamento e reutilização de efluentes industriais – estudos de caso na alemanha

Tatiana Medon

Membranas no tratamento e reutilização de efluentes industriais – Estudos de caso na Alemanha

Membrane Technology in wastewater treatment and reuse – Oct 2012

Outline

Breve apresentação da empresa

Tecnologias e aplicações

Tecnologia de filtração por membrana: MBR e pós tratamento

Case Studies: reuso de efluente tratado na industria do papel e lavandaria

Reutilização de biogás proveniente do tratamento anaeróbio de efluentes

Exemplo ETE SNP Lingen


WEHRLE Umwelt GmbH - Breve apresentação desde 1980 desenvolvendo actividade no tratamento

de efluentes

pioneiros na utilização da tecnologia de MBR (primeira estação de MBR construída em 1991)

60 funcionários na Europa

subsidiárias em Espanha, na Inglaterra, Brasil (em processo) e parcerias na Tailândia, China, Índia, Rússia, França

tratamento de efluentes industriais e de lixiviados de aterros (chorume)

plantas para tratamento mecânico-biológico de residuos sólidos e matéria orgânica (digestão anaeróbia)

capital social 13-18 Mil. €

mais de 150 referências a nível mundial


Cooperação e projectos de pesquisa com universidades

Tecnologia Jet Zone Reactor - China Projeto Waste-to-energy - Tailândia

Projeto REEF - Santa Catarina/Brasil

Diversas Teses de Mestrado (tratamento de águas residuais, reutilização de biogás, tratamento de resíduos sólidos, reciclagem de materiais recicláveis)

Reciclagem de tensoativos de efluentes da indústria de cosméticos

http://www.uni-bremen.de/

http://www.fh-offenburg.de/uportal/go.jsp?id=129


Bioreator de membranas (BIOMEMBRAT®)

Reator EGSB (BIODIGAT® SB)

WEHRLE Loop Reactor (WLR)

Tratamento mecânico e biológico de resíduos sólidos waste (ZAK–MYT ®)

Sequencing-Batch-Reactor (SBR)

Carvão ativado

DAF / stripping de amonia

Tratamento mecânico e biológico de resíduos sólidos waste (BIODAMP ®)

Tratamento mecânico e biológico de resíduos sólidos altamente orgânicos (Rytec-Process)

Unidades de Membranas (Ultra-, Nanofiltração, Osmose reversa)

Tratamento aeróbio de efluentes

Tratamento anaeróbio de efluentes Disgestão de resíduos sólidos

Tratamento físico-químico de efluentes

Filtro anaeróbico (BIODIGAT® AF)

Anaeróbico (BIODIGAT® AS)

Tecnologias


Aplicações

Tratamento de lixiviados

Indústria Leiteira

Indústria Alimentar

Indústria Quimica

Indústria de lacagens e pinturas

Tinturaria

Indústria do papel

Hospitais e laboratórios

Indústria automóvel

Lavandarias

Hotéis e restaurantes

Efluentes perigosos

Água da desidratação de lamas anaerobias

Águas residuais da limpeza de tanques

Recuperação de águas subterranêas


Indústria : Farmaceutica

Localização: SP, Brasil

Vazão: 150 m3/d

Remoção DQO: > 90%

Processo: MBR

Volume Reactor: 900 m3

Start up: 2010

Referências no Brasil

Indústria: Cervejaria

Localização: Piraí - RJ, Brasil

Vazão: 8.088 m3/d

Carga DQO: 26.298 kg DQO/d

Processo: BIODIGAT Tratamento Anaerobio

Reator Anaerobio : 1.367 m³

Start up: Nov 2012

Foto da ETE anaeróbio BIODIGAT em SNP

Lingen, Alemanha (2010)


Tecnologia de filtração por membranas


MBR – Bioreator de membranas


MBR

Bioreactor Ultrafiltração

Entrada

100%

Remoção da matéria orgânica

biodegrdável

Homogeneização durante o processo

biológico

Ausência de sólidos no permeado da

UF

MBR e pós tratamento

Nanofiltração/ Osmose Reversa

Concentrado

20 %

saida

80%

Descarte directo

Reuso

Menor frequência de limpeza

Menor área superficial de membranas necessária

Pós-tratamento (ex. Carvao ativo) ou descarte


Vantagens sistema MBR + unidade de RO/NF

Remoção de todas as substâncias biodegradáveis

Ausência de sólidos na entrada da NF/RO devido ao uso de membranas de ultrafiltração

MBR como pré-tratamento permite o uso de membranas espirais custos investimento e opex menores

Menor tendência para fouling redução da frequência de lavagem e aumento to tempo de vida útil da membrana

Tratamento biológico permite homogeinização das substâncias no efluente processo de filtração constante

Menor necessidade de acerto do pH devido ao tratamento biológico

Elevada qualidade do efluente final reuso


Case Studies


Localização: Kaiserlautern, Alemanha

Lavandaria

Estação de tratamento de efluente: MBR + NF

Vazão: 84 m³/d

Concentração DQO entrada: 2.900 mg/l

Reciclagem: 70 %

Start-up: Setembro 2004

CASE STUDY : Lavandaria



Entrada

Ar

Separação de sólidos

Tanque Equalização

Sólidos

Ultrafiltração

Lodo em excesso

Tanque água de processo

Reuso como agua de processo

Descarte para ETE Municipal

Bioreator

Nanofiltração



1

10

100

1000

10000

10/30/04 11/04/04 11/09/04 11/14/04 11/19/04 11/24/04 11/29/04

CO

D i

n m

g/l

inflow buffer tank inflow biology UF filtrate NF permeate

DQ

O [

mg

/l]



Metais Pesados e Halogeneos orgânicos [mg/l]

Parâmetros Entrada Permeado UF Permeado NF

AOX 0.81 0.13 0.07

Pb 0.19 < 0.01 < 0.01

Cd 0.0021 < 0.001 < 0.001

Cr 0.063 < 0.01 < 0.01

Cu 0.33 < 0.1 < 0.1

Zn 0.84 0.056 < 0.05


energy

39%

membrane

replacement

24%

chemicals

12%

sludge disposal

25%


Custo de operação total: 1.05 €/m3

Energia

Troca de membranas

Descarte de lodo

Químicos



Biologia,

Sistema de refrigeração Ultrafiltração

Nanofiltração


* Fonte: „Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden Württemberg“

consumo de água elevado

necessidade de água de processo com elevada qualidade

tratamento de efluente profundamente integrada na produção

CASE STUDY : Indústria do Papel

Desenvolvimento do consumo de água e produção de papel*

Ano Litros de água por kg de papel Produção em 106 ton

1974 47 6.54

1976 36 6.39

1985 21 9.33

1990 18 12.77

1995 15 14.83


Localização: Eltmann, Alemanha

Reciclagem de papel

Estação de tratamento de efluente: NF

Vazão: 200 m³/h

Efluente tratado reciclado para uso nas máquinas de papel

Recuperação: 90 %

Área de membranas instalada: 15,000 m²

Start-up: Dezembro 1999




Entrada 700 m3/h

Nitrificação

Descarte directo, 160 m3/h

Decantador

Nanofiltração Floculação/precipitação

Filtro de areia

Sólidos, reuso na construção civil

Reuso no processo, 180 m3/h

Reuso no processo, 360 m3/h

Ar



0

100

200

300

400

500

600

700

10/17/99 12/06/99 01/25/00 03/15/00 05/04/00 06/23/00 08/12/00 10/01/00 11/20/00 01/09/01

CO

D i

n m

g/l

, su

lfate

in

mg

/l

COD, NF inflow COD, NF permeate sulfate, NF inflow sulfate, NF permeate

DQ

O [

mg

/l]

, S

ulf

ato

s [

mg

/l]



total costs: 0,38 €/m³

energy

11%

depreciation

20%

misc.

13%

staff

5%

maintenance

2%

chemicals

25%

membrane

replacement

24%

Custo total: 0,38 €/m3

vários

depreciação

Recursos/ staff

Manutenção

energia

químicos

Troca de membranas


Tratamento anaeróbio de efluentes

– reuso do biogás –


Processo de fermentação

Matéria orgânica complexa

(amido, proteínas, gorduras)

Matéria orgânica solúvel

(açúcar, aminoácidos)

Ácidos gordos voláteis (propianato, butirato etc.)

H2 + CO2 Acetato

CH4 + CO2

Hidrólise (enzimas)

Acidogénese

Metanogénese

Acetogénese


Balanço de carbono no tratamento de efluentes

Degradação aeróbica

100% Carbono

CO2 ~ 50%

Lodo em excesso

45 – 50%

Efluente

tratado 1% 100% Carbono

Biogás (CO2 + CH4) 90 – 92%

Lodo em excesso

3 – 5%

efluente

5 – 15%

Degradação anaeróbica


Constituição do biogás

Methane Vol.-% 50 - 75

Carbon dioxide Vol.-% 25 - 50

Water Vol.-% 1 - 10

Nitrogen Vol.-% 0 - 5

Oxygen Vol.-% 0 - 2

Hydrogen Vol.-% 0 - 1

Ammonia Vol.-% 0 - 1

Hydrogen sulfide Vppm 50 – 6.000


Entschwefelung

Trocknung

Methan-

anreicherung

FeinreinigungPartikel-abscheidung

Motor - BHKW

KraftstoffHeizkessel

Netzeinspeisung

Reformer/Brennstoffzelle

Biogas

Enriquecimento de

metano

Biogás

Remoção de

enxofre

Secagem

Separação de

partículas Fine cleaning

Caldeira

Unidade CHP

Combustível

Fornecimento à

rede

Célula de

combustível

Tratamento e reutilização de biogás


Recuperação de energia proveniente do biogás

Produção de biogás: 0,19 - 0,33 m3 CH4 / (kg DQOremovido) 0,3 - 0,4 m3 biogas / (kg DQOremovido)

Valor calorífico Hu,n: CH4 10,0 kWh / m3 biogas (65% CH4 + 35% CO2) 6,5 kWh / m3

Energia específica : 1,95 - 2,6 kWh / (kg DQOremovido.)


Queima (flare)

Combustão para produção de calor e vapor (caldeiras)

Combustível (não viável economicamente)

Fornecimento à rede do distribuidor público

Cogeneração de calor e energia eléctrica (unidades CHP):

- energia térmica: 50 - 55 %

- energia eléctrica: 30 - 35 %

- perdas: 10 – 20 %

- biogas treatment and utilisation

Potencialidades para reuso do biogás


Fonte: EnviTec 2008

Diversos materiais podem ser usados; desde 2009 15ct

Qualquer material pode ser usado; comissões protegidas contra inflacção

Fundos de investimento até 50%; aumento das comissões previsto

Materiais usados para a queima seleccionados

Fundos de investimento até 50%

Fundos de investimento de 50%; excepção de imposto a partir dos primeiros 2 anos

Qualquer material pode ser usado; 25% funos de investimento

Subsídio caso o fornecimento pela parte do operados seja 51% +

Dependente da região do país

Fundos de investimento até 50%

Commissions shall rise to 15ct/kWh in 2009

Commissions for slurry, organic waste and organic byproducts

anos

anos

anos

anos

anos

anos

anos

10-15

anos

até

anos

Holanda

Croácia

Polónia

Áustria

Letonia

República Checa

França

Itália

Bélgica

Roménia

Reino Unido

Espanha

Comissão para reutilização de biogás em alguns países da Europa

País Comissão por kWh Duração Outros

Tecnologia para tratamento anaeróbio

BIODIGAT SB® Reator

- ETE SNP Lingen -


BIODIGAT SB – Verfahren mit Biogasnutzung Sistema BIODIGAT SB com reutilização do biogás

Reator Anaeróbio de alta carga

BIODIGAT® SB


SNP Lingen

Tratamento aeróbio existente

Objectivo: aumento da capacidade de tratamento da estação

Planta anaerobia:

Vazão: 450 – 500 m³/d

Carga: 4.500 – 6.000 kg DQO/d

Reactor: Biodigat SB

Volume reactor: 330 m³

Taxa de alimentação : 15-18 kg DQO/(m³d)


SNP Lingen: Reuso do Biogás

Cogeneração de calor e energia eléctrica

Tanque armazenamento biogás: 100 m³,

Remoção biológica do enxofre

Secagem e arrefecimento do biogás

Unidade CHP:

• 0,2 MW energia eléctrica

• 0,4 MW energia térmica


ETE Univeler

Indústria: Alimentar

Localização: Gloucester, Inglaterra


Reator Anaerobio : 390 m³

Vazão: 800 m3/d


Producao de biogas : ~ 1.500 - 2.000 m3/d

Produção de enegia : ~ 10 MW / d

Start up: 2009

Unilever

http://www.unilever.de/default.asp


ETE Ambev Piraí

Indústria: Cervejaria

Localização: Piraí - RJ, Brasil


Reator Anaerobio : 1.367 m³

Tanque Pré-acidificação : 1.750 m³

Vazão: 8.088 m3/d


Producao de biogas (estimativa) : ~ 10.000 m3/d

Produção de enegia (estimativa) : ~ 65 MW / d

Start up: Nov 2012


Curitiba – Paraná

Contato: Tatiana Medon

Celular : +55 41 9703 4456

Email: [email protected]

Internet: www. wehrle-umwelt.com

www.wehrle-do-brasil.com.br (em construção)

mailto:[email protected]



membranas no tratamento e reutilização de efluentes industriais – estudos de caso na alemanha

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