Retrofitting ganha força para ampliar capacidade e modernizar ...

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
m 3 Jh, em comparação com os 136 m 3 Jh
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 I h 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.
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 m 3 contra US$
1,23/m 3 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
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
Tecnologia VRM: ultrafiltração rotativa
unidade para 150 m 3 fh 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
41

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 m 2 •
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
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
o sistema 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 m 3 fh precisará ser aumentada
para 120 m 3 fh 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
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
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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 Jundiaí-
SP. 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
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TRATAMENTO DE ÁGUA
Simionato: retrofitting
converte troca iônica
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
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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