Processos de tratamento de salmoura: Descarga Zero de Líquidos (ZLD) e Descarga Mínima de Líquidos (MLD)
- ZLD vs MLD
Há muito que o conceito de Descarga Zero de Líquidos (ZLD, na sigla em inglês) é sugerido como uma forma amiga do ambiente de ajudar a indústria a cumprir os requisitos de eliminação cada vez mais rigorosos e a reciclar os seus efluentes. No entanto, os processos ZLD são
- tecnicamente complexos
- muito caros
- nem sempre ecológicos devido ao material e energia adicionais que exigem
Assim, cada vez mais utilizadores finais, a fim de melhorar a sua pegada hídrica, estão a adoptar uma abordagem de descarga líquida mínima (MLD) para o problema do tratamento de águas residuais, utilizando tecnologias fiáveis baseadas na filtração que podem alcançar uma elevada recuperação de água a uma fracção dos custos do ZLD.
- Porquê o MLD?
Adotar uma abordagem de Descarga Mínima (MLD) para o seu processo pode ajudar os utilizadores a minimizar significativamente os seus custos de capital (CAPEX) e operacionais (OPEX), uma vez que remover os 5 a 10% finais de líquido para atingir a Descarga Zero (ZLD) pode ser extremamente dispendioso. Para melhor compreender isto, vamos utilizar o Cristalizador MD-MVC da página de ZLD da Lenntech (Link para ZLD (Cristalizador MD-MVC)), mas desta vez vamos começar a contar a recuperação total de água de uma única passagem de osmose inversa de água do mar (SWRO) (com 45% de recuperação).
100 m³ de água de alimentação →Pré-tratamento → Osmose inversa de passagem única (45% de recuperação) → 100 (1-0,45) = 55 m³ Salmoura → MD (recuperação de 75%) → 55 x (1-0,75) = 13,75 m³ Salmoura → MVC (90% de recuperação) → 13,75 x (1-0,9) = 1.375 m³ Salmoura → Cristalizador (recuperação de 50%) → 1,375 (1-0,5) = 0,68 m³ Salmoura → Centrífuga de Prensa de Correia
A energia necessária para este esquema é,
100 m3 x 3,5 kWh/m3 (RO) + 55 x 6,57 kWh/m3 (MD) + 13,75 m3 x 14,86 kWh/m3 (MVC) + 1,375 m3 x 50 kWh/m³ (Cristalizador) = 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) + 204,33 kWh + 68,75 kWh = 984,43 kWh/100 m³ de água de alimentação. Assim, até à MD, o sistema recuperou [100 m³ x 0,45 = 45 m³ (RO)] + [55 m³ x 0,75 = 41,25 m³ (MD)] = 86,25 m³ de permeado a um custo de 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) = 711,55 kWh.
A partir do MVC, o sistema está a recuperar [(100 - 86,25 = 13,75) m³ x 0,9 = 12,375 m³ (MVC)] + [(13,75 - 12,375 = 1,375) m³ x 0,5 = 0,688 m³ (Cristalizador)] = 13,06 m³ de permeado a um custo de 201,33 kWh (MVC) + 68,75 kWh (Cristalizador) = 270,08 kWh.
O resultado final é 711,55 kWh para 86,25 m³ de permeado (RO simples – MD) e 270,08 kWh para 13,06 m³ de permeado (MVC – Cristalizador). Ou seja, o (RO simples – MD) está a produzir permeado a um custo de 711,55 kWh / 86,25 m³ = 8,25 kWh/m³ e o (MVC – Cristalizador) está a produzir permeado a um custo de 270,08 kWh / 13,06 m³ = 20,66 kWh/m³. Vamos analisar este ponto na Tabela 1 e a sua representação gráfica na Figura 1.
Tabela 1, Valores de recuperação e SEC do esquema do processo de tratamento de água RO-MD-MVC-Cristalizador.
| Recuperação (%) | SEC (kWh/m3) | ||
| RO | 45 | 3.5 | |
| MD | 86.25 | 6.57 | |
| MVC | 98.625 | 14.86 | |
| Cristalizador | 99.313 | 50 |
Fig. 1, Recuperação total de água do processo RO-MD-MCV-Cristalizador versus os seus respetivos SECs. No gráfico estão também os valores da procura de energia em cada fase do processo, juntamente com a procura de energia/m³ da fase MLD e da fase ZLD. O processo atinge um estágio MLD logo após a MD e um ZLD após o Cristalizador.
Como podemos ver, a procura de energia para recuperação adicional após a MD aumenta uns impressionantes 20,66 kWh/m³ / 8,25 kWh/m³ = 2,50 ou 250%! Neste momento, cada utilizador deve decidir se o passo extra vale realmente a pena. Especialmente porque esta parte do processo ZLD custará normalmente 60 a 70% do CAPEX total.
O ZLD pode ser útil quando existem legislações rigorosas ou em regiões do mundo sensíveis à água, onde cada gota conta, mas é muito desafiante economicamente. Os últimos passos necessários para atingir o ZLD completo podem quase duplicar os custos.
Um excelente exemplo prático de MLD ocorreu na fábrica de montagem de veículos da General Motors (GM) em San Luis Potosí, México. A fábrica está localizada numa área árida e remota, sem curso de água receptor ou rede de esgotos municipal disponível para a eliminação de águas residuais. Utilizando uma combinação de tecnologia de osmose inversa (RO), um processo de amolecimento químico de alta taxa e outras tecnologias, a fábrica recupera e reutiliza 90% das suas águas residuais terciárias, sendo os restantes 10% dos resíduos líquidos descarregados em lagoas solares adjacentes para evaporação.
Outras opções tecnológicas, como o HPRO, EDR, FO e MD, as suas combinações e híbridos, podem também elevar a recuperação (70-80%) e requerem muito menos energia do que a evaporação térmica, reduzindo o tamanho desta última e, consequentemente, do cristalizador (se for necessário ZLD).
- Custos e impacto ambiental reduzidos
O argumento mais forte a favor da MLD é a redução do CAPEX e do OPEX em comparação com o projecto ZLD. Os custos dos processos de membrana e filtração são proporcionalmente mínimos em comparação com as tecnologias térmicas ZLD.
Os novos avanços tecnológicos podem minimizar o tamanho dos evaporadores e cristalizadores e talvez até eliminar a sua utilização. Ao mesmo tempo, estas mesmas tecnologias têm uma maior capacidade de recuperação. Especialmente porque alguns deles podem aproveitar o calor residual, é extremamente importante considerá-los para obter benefícios adicionais de poupança de custos e eficiência no design de um processo de MLD.
- Avaliação das necessidades de MLD
Para perceber se um determinado caso é apropriado para MLD, a primeira questão é se a reutilização da água é necessária. Se for, então a abordagem MLD pode ser a que é necessária. Se as legislações locais relativas à eliminação de efluentes tiverem de ser cumpridas, o MLD pode ser parte da solução, que pode incluir ZLD/ lagoas de evaporação/injeção de água subterrânea.
O passo seguinte é identificar os seus fluxos de resíduos em termos de caudal, os seus contaminantes e as suas respetivas concentrações. Nem todos os casos requerem o mesmo tratamento. Ao verificar os fluxos de resíduos, podemos calcular uma abordagem mais económica e sustentável para cada caso. Por exemplo, o condensado e as águas pluviais requerem muito pouco tratamento, enquanto os fluxos de resíduos com elevadas concentrações de compostos orgânicos, sais, metais e sólidos em suspensão provavelmente exigirão um tratamento extensivo.
Considerando as necessidades hídricas, a legislação e os requisitos ambientais, bem como o orçamento de CAPEX e OPEX, o MLD pode revelar-se uma boa opção para uma vasta gama de instalações industriais e municipais que pretendam melhorar a sua pegada hídrica de forma económica.