doc150428-29 Réuso na Alemanha Kurzfassung - ABES-PR
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150428-29 Réuso na Alemanha Kurzfassung - ABES-PR
Universität Stuttgart Second International Symposium on Water Reuse Curitiba – Paraná – Brasil 28 a 29 de Abril de 2015 Práticas de reuso de água na Alemanha Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Diretor Acád. do Instituto de Engenharia Sanitária, Gerenciamento da Qualidade de Água e de Resíduos Vice-Presidente, Plataforma Tecnologia Ambiental da Federação das Indústrias do Estado BW Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Vize-Präsident Universität Stuttgart Conteúdo • Apresentação da Universidade de Stuttgart / ISWA Vorstellung der Universität Stuttgart / ISWA • Vista geral das atividades industriais com maior consumo de água na Alemanha Überblick über die wasserintensivsten Industriebranchen in Deutschland • Componentes no efluente e formas de tratamento para o reuso Inhaltsstoffe und Verfahren zum Wasserrecycling • Reuso de água em ETEs municipais: Processo AFF para a eliminação de substâncias orgânicas, AOX e micropoluentes na Alemanha Wasserrecycling auf kommunalen Kläranlagen: AFF-Verfahren zur Elimination von org. Stoffen, AOX und Mikroschadstoffen in BRD • Reuso de água na indústria: Biologia compacta e tecnologias de membranas na Alemanha Wasserrecycling in Industriebetrieben : Kompaktbiologie und Membrantechnologie in Deutschland • Projetos da Transferência de tecnologias para o Brasil Übertragung von Technologien nach Brasilien im Rahmen eines DEG Projektes Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 1 Universität Stuttgart Instituto de Engenharia Sanitária, Gerenciamento da Qualidade de Água e Resíduos (ISWA) • Maior Instituto da Uni Stuttgart Größtes Uni-Institut • Trabalho interdisciplinar Interdisziplinäre Zusammenarbeit • Faculdade Ciências ambientais Fak. Umweltwissenschaften • Pesquisa e desenvolvimento aplicadas Anwendungsorientierte Forschung u Entwicklung • Cursos internacionais Internationale Studiengänge (MAUI) Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Vista geral das atividades industriais com maior consumo de água na Alemanha Überblick über die wasserintensivsten Industriebranchen in Deutschland Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 2 Universität Stuttgart Vazões de Efluentes de Diversos Ramos Industriais 44,1 43,7 Indústria química Indústria de pasta química, papel 28,9 Indústria metalúrgica 23,7 Cervejarias 17,9 Laticínios, queijarias 13,8 Indústria de veículos rodoviários 8,3 Indústria de máquinas 7,6 Carvão mineral, briquetes, coque 6,9 Eletrotécnica 6,4 0,0 Indústria têxtil 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 Quantidade de efluentes [milhões m³/ano] Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Componentes no efluente e formas de tratamento para o reuso Inhaltsstoffe und Verfahren zum Wasserrecycling Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 3 Universität Stuttgart Componentes complicadores para o reuso Störende Inhaltsstoffe beim Wasserrecycling ETE municipal: quantidades muito grandes de efluentes Kommunal: extrem hohe Abwassermengen • Substâncias orgânicas DBO / DQO / AOX Organische Inhaltsstoffe, BSB CSB AOX • Micropoluentes Mikroschadstoffe Industria: em função do processo e da produção Industriell: prozess- und produktionsspezifisch • Ex. Beneficiamento têxtil Textilveredlungsindustrie - Corantes reativos Reaktivfarbfarbstoffe - Sais Salze - Componentes organohalogenados (AOX) Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Tratamento de efluentes em função dos componentes 4 Universität Stuttgart Reuso de água em ETEs municipais: Processo AFF para a eliminação de substâncias orgânicas, AOX e micropoluentes na Alemanha Wasserrecycling auf kommunalen Kläranlagen: AFF-Verfahren zur Elimination von org. Stoffen, AOX und Mikroschadstoffen in BRD Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Desenvolvimento do Processo de Tratamento e Reuso ETE Albstadt (efluente: corantes reativos, AOX e micropoluentes) • 20 empresas IBT de grande porte • 288 000 EP e 50 000 hab • 60 % de ocorrência de água servida da IBT • Q > 100.000 m³/d • forte coloração do corpo receptor • mudança da radiação • redução da fotossíntese • prejuízo às condições naturais de vida Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 5 Universität Stuttgart Carga de Efluentes no Beneficiamento Têxtil Exemplo Beneficiamento de Algodão Etapa do Beneficiamento Consumo de Água DQO Carga Efluente [%] [mg/L] [L/kg produto] Desengomagem 15-20 4000-6000 >50 Desencruamento 4 7000-12000 10-25 Branqueamento 150 80-150 3 Mercerização 180 10-70 <4 7 300-1400 10-25 Pós-lavagem 30 100-300 5 Acabamento 110 2000 15 Tintura Processo Total 320-360 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Consumo de Corantes na Alemanha Grupo de corante Quant. [t/a] Quant. Quant. [t/a] [%] Quant. [%] Corantes diretos 970 9 1075 9,6 Corante de tinta 1380 12,7 1794 16 Corantes de enxofre 1300 12 650 5,8 Corantes reativos 2110 19,5 2789 25 Corantes mistos 530 4,9 383 3,4 Corantes cromos 125 1,2 92 0,8 1790 16,5 Corantes de látex Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 1634 14,7 6 Universität Stuttgart Processo de Coloração em Corantes Reativos Reação de fixação / hidrólise num grupo reativo monoclorotriazina OH Fibra + NaOH O Fibra + Na + H2 O Reação de ativação da fibra N N Fibra - O + Cl O Fibra N N + Cl N N BG CT W BG CT W Reação de fixação N N OH - + Cl OH N N + Cl - N N BG CT W BG CT W Hidrólise Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Processos Biológicos Descoloração com tratamento biológico Classe de corante boa * * Corantes de naftol Corantes diretos Corantes de enxofre Corantes reativos Universität Stuttgart ruim * Corantes de látex Corantes de tinta regular * * * Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 7 Universität Stuttgart Verificação Processo considerando Retirada de Compostos Orgânicos Halogenados (HOV) Ecotoxicidade de Compostos Orgânicos Halogenados HOV clorados: Hidrossolúvel Valores LC50 metanos etanos etenos benzenos fenóis Lipossolúvel Toxicidade Ecotoxicidade de HOV aumenta geralmente com a decrescente hidrossolubilidade ou crescente lipossolubilidade Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Toxicidade em Peixes (valores LC50 após 96 horas) Compostos organo-halogenados em função do grau de cloração Grupo hidrocarbonetos Grau de cloração Mono- Di- Tri- Tetra- Pentacloro Metano 550 521 162 27 - Etano - 430 72 20 7,2 Eteno - 140 45 13 - Benzeno 16 6 3,4 0,8 0,25 Fenóis 6 2 0,4 0,2 0,1 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 8 Universität Stuttgart Avaliação de processos para o reuso de água em ETEs municipais Bewertung von Verfahren zur Wasserwiederverwendung auf kommunalen Anlagen Oxidação úmida: O3, UV+H2O2 Naßoxidationsverfahren: O3, UV+H2O2 alto custo pois Q grande zu teuer da Q gross Precipitação/floculação com uso de polímeros orgânicos Fällung / Flockung mittels organischer Polymere • ocorrência de lodo Schlammanfall • superdosagem ⇒ prejuízo ao desempenho de limpeza Überdosierung führt zu schlechteren Ablaufwerten • efeito tóxico sobre organismos aquáticos Toxisch auf Wasserorganismen Adsorção em PAK (carvão ativado em pó) • devido à estrutura química corantes reativos, AOX e micropoluentes são adsorvidos simultaneamente no PAK Aufgrund ihrer chemischen Struktur ist PAK für die Adsorption von Reaktivfarbstoffen, AOX und Mikroschadstoffen optimal geeignet Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Definição do Tratamento Processo de Adsorção-Floculação-Filtração (AFF) Floculação Adsorção Universität Stuttgart Filtração Carvão em pó F, AF Filtro rápido (filtração multicamada) A CA TSP LA TSS Efluente da lavagem Etapa mecânica A : CA : TSP: LA : Etapa avançada Etapa biológica gradeamento caixa de areia tanque de sedimentação primário lodo ativado Universität Stuttgart lavagem TSS : F : AF : tanque de sedimentação secundário floculante agente floculante Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 9 Universität Stuttgart Instalação em Escala Real – Projeto Piloto AFF de Albstadt Sulfato de alumínio Eletrólito múltiplo Câmaras de filtro Área de filtro Espessura de camada Material Velocidade de filtro Carvão ativado 12 unidades 360 m² 1,5 m areia de quartzo antracito em Qt = 5,1 m/h em Qmáx. = 11,3 m/h construções existentes construções novas construções modificadas Tanque de Equalização e de Contato Tanque de sedimentação saída SSF Entrada SSF Desvio Desvio Desvio Pós tratamento Poço de mistura Universität Stuttgart Bombas Bomba helicoidal Filtro de areia Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Início da obra da etapa AFF com ministro do meio ambiente na ETE Albstadt Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 10 Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 11 Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 12 Universität Stuttgart Resultados operacionais da Instalação Técnica de Grande Porte durante 3 anos mostram que o Reuso é possível Variável de medição Unidade Q m3/d Valor médio aritmético Valor 80% 35505 Valores limite para lançamento 45402 - PAK mg/L 21,1 32,1 - Sulfato de alumínio mg/L 2,89 3,78 - Eletrólito múlt. mg/L 0,17 0,21 - Parâmetro saída NKB saída filtro saída NKB saída filtro Limites legais DFZ (525 nm) m-1 1,25 0,23 2,0 0,29 0,3 SS mg/L 13,7 2,78 18,5 4,0 5 DQO mg/L 30,0 11,9 37,5 15,1 75 Pges mg/L 1,21 0,38 1,66 0,6 1,0 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Reuso de água na indústria: Wasserrecycling in Industriebetrieben: Biologia compacta e tecnologias de membranas na Alemanha Kompaktbiologie und Membrantechnologien in Deutschland Pós-Tratamento e Reuso de efluentes industriais (MBR /Nanofiltração/ Osmose Reversa) Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 13 Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart MBR – Bioreator de membranas Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 14 Universität Stuttgart Biologia por Pressão (MBR) Tratamento Biológico Aerado de Efluentes Saída de Ar Saída Ultrafiltração Entrada Ar Lodo excedente Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Filtração por membranas no tratamento de águas residuais MBR Bioreactor Ultrafiltração Entrada 100% Remoção da matéria orgânica biodegrdável Homogeneização durante o processo biológico Universität Stuttgart Ausência de sólidos no permeado da UF Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 15 Universität Stuttgart Filtração por membranas no tratamento de águas residuais Nanofiltração/ Osmose Reversa MBR Bioreactor Ultrafiltração Reuso Entrada saída 100% 80% Lançamento direto Concentrado 20 % Pós-tratamento (ex. Carvao ativo) ou Lançamento Remoção da matéria orgânica biodegrdável Homogeneização durante o processo biológico Ausência de sólidos no permeado da UF Universität Stuttgart Menor área superficial de membranas necessária Menor frequência de limpeza Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Nanofiltração (NF) e Osmose Reversa (RO) Nanofiltração (25 bar) Osmose Reversa baixa pressão (50 bar) Osmose Reversa (70 bar) Osmose Reversa alta pressão (up to 120 bar) Aplicação no tratamento de águas residuais ou na purificação de água potável Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 16 Universität Stuttgart Aplicações na Alemanha Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria 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 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 17 Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria Separação de sólidos Tanque Equalização Entrada Tanque água de processo Sólidos Nanofiltração Reuso como agua de processo Descarte para ETE Municipal Lodo em excesso Ar Bioreator Ultrafiltração Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria 10000 COD in mg/l DQO [mg/l] 1000 100 10 1 10/30/04 11/04/04 11/09/04 inflow buffer tank Universität Stuttgart 11/14/04 inflow biology 11/19/04 UF filtrate 11/24/04 11/29/04 NF permeate Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 18 Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria 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 < 0.01 Cr 0.063 < 0.01 Cu 0.33 < 0.1 < 0.1 Zn 0.84 0.056 < 0.05 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria Custo de operação total: 1.05 €/m3 Descarte de lodo sludge disposal 25% Energia energy 39% chemicals Químicos 12% membrane Troca de membranas replacement 24% Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 19 Universität Stuttgart CASE STUDY : Lavandaria Biologia Ultrafiltração Nanofiltração Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Indústria do Papel − consumo de água elevado − necessidade de água de processo com elevada qualidade − tratamento de efluente profundamente integrada na produção 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 * Fonte: „Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden Württemberg“ Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 20 Universität Stuttgart CASE STUDY : Indústria do Papel 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 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Indústria do Papel Nitrificação Decantador Entrada 700 m3/h Ar Nanofiltração Floculação/precipitação Filtro de areia Sólidos, reuso na construção civil Reuso no processo, 180 m3/h Descarte directo, 160 m3/h Reuso no processo, 360 m3/h Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 21 Universität Stuttgart CASE STUDY : Indústria do Papel Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart CASE STUDY : Indústria do Papel Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 22 Universität Stuttgart Projetos da Transferência de tecnologias para o Brasil Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Referências no Brasil Indústria : Farmaceutica Indústria: Cervejaria Localização: SP, Brasil Localização: Piraí - RJ, Brasil Vazão: 150 m3/d Vazão: 8.088 m3/d Remoção DQO: > 90% Carga DQO: 26.298 kg DQO/d Processo: MBR Processo: BIODIGAT Tratamento Anaerobio Volume Reactor: 900 m3 Reator Anaerobio : 1.367 m³ Start up: 2010 Start up: Nov 2012 Foto da ETE anaeróbio BIODIGAT em SNP Lingen, Alemanha (2010) Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 23 Universität Stuttgart Universität Stuttgart Rede para a eficiencia de recursos naturais e energia (REEF) em Santa Catarina, Brasil • . Netzwerk Ressourcen- und Energieeffizienz (REEF) in Santa Catarina, Brasilien • DEG-Projeto de cooperção: SENAI-SC, Wehrle Umwelt GmbH, LVI, Arqum, Uni Stuttgart DEG-Kooperationsprojekt • Melhorar a proteção ambiental na indústria: energia, emissão, água, esgoto, resíduos Verbesserung des industriellen Umweltschutzes • Integrar empresas locais Einbindung lokaler Unternehmen • Desinvolvimento de projetos ambientais Erarbeitung von Umweltkonzepten • Apoiar o mercado na área de meio ambiente em Santa Catarina e em outros estados do Brasil Förderung des Umweltmarktes in Santa Catarina und anderen Bundesstaaten Brasiliens Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Universität Stuttgart Parceiros Seite 48 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 24 Universität Stuttgart Results Seite 49 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel Projeto BRAMAR (BRAsil, (Managed Aquifer Recharge, MAR) Réuso do efluente durante periodo de estiagem Universität Stuttgart Ziel: Wiederverwendung von Abwasser im NO Brasiliens ( semiaride Region ) Mittel: Technologien testen und Konzepte zum Wassermanagement erarbeiten Verfahren: Membranfiltration und Kleinkläranlagen als dezentrale Komponente www. BRAMAR.net www. BRAMAR.net Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 25 Universität Stuttgart Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Uwe Menzel 26
