jan 09, 2018 blogsadm Tratamento de Água Sem comentários

Soluções no tratamento de descargas da indústria de conservas

A época natalícia ficou para trás e já estamos de volta: começamos com o primeiro artigo técnico de 2018! Desta vez, Miguel Asensio, perito em tratamento de águas da Nippon Gases, conta-nos tudo sobre a indústria de conservas, um sector em que os consumos de água são elevados.

São muitas as operações de limpeza e elaboração que consomem ou utilizam grandes quantidades de água, ou seja, a maior parte da água de captação utilizada no processo de produção acaba como corrente de água residual. Dependendo do tipo de produto a elaborar (batata, ervilha, beterraba, milho, legumes, tomate, etc.), é possível encontrar consumos específicos entre 10 e 35 m3 de água por tonelada produzida.

Além disso, estas águas residuais caracterizam-se principalmente por um alto teor de DQO e DBO5, consequência da elevada presença de amidos dissolvidos que lhes confere uma alta biodegradabilidade da descarga.

Por isso, um dos problemas que se apresentam nestas descargas é a sua grande variabilidade. Estão associados ao tipo e quantidade de produto produzido, consoante a época do ano, não só de uma central para outra, mas também numa mesma fábrica, onde pode existir uma grande diferença de carga contaminante, já que as produções são sazonais e, por vezes, intersetam-se, modificando continuamente as suas características.

Esta heterogeneidade nas cargas contaminantes penaliza diretamente os rendimentos de depuração, uma vez que, ou as condições de design são limitadas, ou é imperativo trabalhar com elevados custos de exploração para compensar a falta de flexibilidade do processo.

O artigo que se segue explica como todos estes fatores e limitações fazem com que o uso de oxigénio puro nas estações de tratamento de água deste tipo traga muitos benefícios, quer a nível de processo como na poupança em futuros investimentos num tempo mínimo de colocação em funcionamento.

Principais problemas e respetivas causas no tratamento de águas residuais na indústria de conservas

As condições de design das ETAR calculam-se com condições médias de descarga e é habitual conferir uma margem de segurança em função das condições de pico dos caudais e concentrações de contaminante para que sejam hidraulicamente capazes de trabalhar a um nível ótimo de processo.

Portanto, as deficiências (se as centrais estiverem projetadas corretamente) não costumam dever-se a HRT, uma vez que é habitual ter um volume superior ao estritamente necessário, mas por não poderem trabalhar no “dia a dia” com a flexibilidade de processo necessária, devido à grande variabilidade de condições de descarga de entrada na estação de tratamento, o que provoca alterações em variados fatores do processo. Isto pode conduzir ao incumprimento dos parâmetros finais de saída durante essa época sazonal, dependendo do tipo e quantidade de produto a elaborar e/ou sofrendo aumentos abusivos dos custos de exploração, tanto de reagente químico como de energia nos equipamentos de areação convencionais.

Além disso, as consequências ao nível do processo das diferentes cargas de entrada associadas à heterogeneidade do processo de produção nem são causadas nem resolvidas num período de tempo que tenha uma relação linear com a produção, ou seja, os tempos de resposta a estas situações costumam dar-se quando as consequências são difíceis de resolver num curto espaço de tempo, portanto, o carácter preventivo e o controlo ótimo dos fatores de processo são essenciais nos rendimentos e ajustes dos custos de exploração.

A seguir, descrevem-se as principais dificuldades, tanto ao nível de processo como as dificuldades económicas, produzidas durante os episódios de aumento ou diminuição brusca das condições de entrada da descarga na estação de tratamento (heterogeneidade da carga) e como as diferentes soluções e serviços da Nippon Gases oferecem a flexibilidade e o tempo de resposta apropriado a cada situação descrita:

  • Odores e ajustes de pH no tanque de homogeneização (BH): devido à presença de amidos e à rápida biodegradabilidade da descarga, bem como a diferenças notáveis nos caudais e, portanto, na lâmina (altura) da descarga nestes tanques que provoca uma necessidade elevada de oxigénio dissolvido e descidas bruscas de pH, gerando condições anaeróbicas, processos de fermentação e compostos sulfídricos (principal causa dos odores), produz ainda uma desestabilização do processo e de rendimentos de depuração nas etapas posteriores, o que provoca um aumento do custo de reagente químico no tratamento primário e nos custos energéticos no tratamento biológico posterior.

Para tal, a Nippon Gases possui equipamentos e controlo (AQSCAN®) no doseamento de oxigénio puro que eleva a OUR em função das necessidades exigidas e transforma a BH num pré-biológico. Isto permite flexibilizar o processo, aproveitar a rápida degradação da descarga e não sofrer o aumento de carga em tratamentos posteriores, além de ajustar os consumos de reagente químico e os consumos energéticos dos equipamentos de areação para os quais foram concebidos.

  • Incumprimento nos parâmetros de descarga: quer por problemas de decantação, quer por desestabilização na concentração dos SSVLM do reator biológico devido a essa variabilidade de carga, o que provoca uma F/M e SRT inadequadas, e à necessidade de trabalhar com elevadas OUR (principal fator limitativo dos equipamentos de aeração convencionais) e uma desestabilização na relação dos nutrientes com a matéria orgânica, o que se traduz num custo energético elevadíssimo que, acima de 1500 mgO2/m3d de velocidade de transferência de oxigénio (OTR), os equipamentos de aeração não são capazes de fornecer.

Como referido em artigos anteriores, a OUR define-se como a velocidade de consumo de oxigénio (o que os micro-organismos necessitam no processo) e a OTR define-se como a velocidade de transferência de oxigénio, ou seja, o que os equipamentos de oxigenação ou aeração são capazes de fornecer ao sistema. Estes equipamentos devem ser capazes de transferir oxigénio mais rapidamente do que a velocidade de consumo de biomassa, para que este não se torne um fator limitativo, ou seja, a OTR > OUR, porque, de outra forma, não serão alcançadas as condições de oxigénio dissolvido adequadas em função do tipo de processo e carga a eliminar. O cálculo da OTR e dos fatores que afetam o seu valor expressa-se da seguinte forma:

 

Para cada um destes valores, há uma ampla gama de fatores limitativos (água de processo, carga contaminante, viscosidade, equipamentos de areação, tensão superficial, pressão parcial do gás na bolha, tempo de residência, número e tamanho das bolhas, etc.). A KLa, que por seu turno, entre muitos outros parâmetros, é influenciada pelo fator alfa e pelo fator de potência (diretamente proporcional ao consumo energético), em função disto, por exemplo, pode ser necessário até 5 vezes mais kw/h para transferir a mesma OTR entre os equipamentos de aeração de oxigénio puro e os equipamentos de oxigenação da Nippon Gases, e ao aumentar os kw/h, aumenta a temperatura da descarga, dando origem a uma espiral perigosa (até ao limite admissível de OTR no ar, que é 4,5 vezes menor do que com o oxigénio, 1500 face a valores acima de 6000 mgO2/m3d obtidos com oxigénio).

  • Elevados custos de exploração: aumentando consideravelmente os custos energéticos no processo biológico e os custos de reagente químico tanto na gestão de lodos (floculante) como no tratamento primário (coagulante e floculante). Não é possível obter um equilíbrio biológico correto por falta de flexibilidade no processo (chegando mesmo a provocar bulking filamentoso) já que não se chega à OTR requerida e porque existe desestabilização tanto dos lodos como dos nutrientes. Além disso, este aumento dos custos não garante o funcionamento ideal do processo, conforme explicado no parágrafo anterior.

Portanto, através da utilização de oxigénio puro na BH e/ou no reator biológico que substitua e/ou complemente os sistemas de areação existentes e o controlo de processo realizado com AQSCAN®, bem como a possibilidade do serviço AQXPRESS®, AQSIM® e AQLAB®, Nippon Gases ajusta as condições de processo às cargas a eliminar, elevando os rendimentos de tratamento e conferindo à ETAR a flexibilidade necessária para assumir essa variabilidade de caudais e concentrações da descarga permitindo, simultaneamente, controlar os custos adaptando-os ao cenário requerido pela produção sazonal, sem novos investimentos na estação de tratamento.

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