Aplicação de evaporadores MVR no tratamento de águas residuais de alta salinidade-Turbovap

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Aplicação de evaporadores MVR no tratamento de águas residuais de alta salinidade

As águas residuais de alta salinidade provêm de uma ampla variedade de fontes; empresas químicas e farmacêuticas, entre outras, geram volumes expressivos de águas residuais altamente salinas e com elevada concentração de substâncias orgânicas durante seus processos produtivos. Esses efluentes caracterizam‑se por composições químicas complexas, teor elevado de sais e altas concentrações de matéria orgânica, o que torna particularmente desafiadora a sua tratamento bioquímico direto. Por exemplo, as águas residuais da produção de glutamato monossódico (GMS) originam‑se principalmente do caldo de fermentação remanescente após a extração do GMS, do licor mãe descartado após a concentração e cristalização, bem como de diversos fluxos de lavagem e desinfecção. Em geral, o volume de efluente descarregado corresponde a 15–25 toneladas por tonelada de GMS produzida, contendo no efluente diversos sais inorgânicos, agentes antiespumantes, corantes, ureia, vários ácidos orgânicos e menos de 1% de outros aminoácidos. As águas residuais alcoólicas à base de melaço são geradas mediante o aproveitamento do melaço — um subproduto da fabricação de açúcar.

2018-03-01

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　　As águas residuais de alta salinidade originam‑se de uma ampla variedade de fontes; indústrias como as de produtos químicos e farmacêuticos geram volumes consideráveis de águas residuais altamente salinas e com elevada concentração de matéria orgânica durante o processo produtivo. Esses efluentes apresentam complexidade química, com teores elevados de sais e altas concentrações de matéria orgânica, o que torna difícil seu tratamento biológico direto. Por exemplo, as águas residuais da produção de glutamato monossódico (GMS) provêm principalmente do caldo de fermentação remanescente após a extração do GMS, do licor mãe descartado após a concentração e cristalização, bem como de diversos fluxos de lavagem e desinfecção. Em geral, são descarregadas 15 a 25 toneladas de águas residuais por cada tonelada de GMS produzida, contendo sais inorgânicos, agentes antiespumantes, corantes, ureia, diversos ácidos orgânicos e menos de 1% de outros aminoácidos. As águas residuais alcoólicas à base de melaço são geradas durante a fermentação do melaço — um subproduto das fábricas de açúcar — para a produção de etanol. Após a destilação, o vinhaça resultante, que contém álcool, é descarregada como efluente. Quando lançados em corpos d’água, tais efluentes esgotam o oxigênio dissolvido, degradam a qualidade da água e comprometem gravemente o valor ecológico e utilitário dos ambientes aquáticos. Entre os poluentes industriais das águas, a lixívia negra proveniente da fabricação de papel representa uma parcela significativa. Atualmente, apenas um pequeno número de grandes fábricas de celulose kraft adota métodos de concentração e incineração da lixívia negra para a recuperação de álcalis; em contraste, a maioria das plantas descarrega diretamente a lixívia negra não tratada em rios e córregos, causando poluição generalizada.

　　Os impactos ambientais associados às águas residuais de baixa vazão e alta salinidade exigem a remoção de poluentes desses efluentes salinos. As abordagens de tratamento mais comuns para tais águas incluem: o tratamento bioquímico com bactérias halotolerantes, a evaporação e a concentração por meio de evaporadores convencionais, a dessalinização por tecnologias de membranas e a dessalinização eletroquímica. No entanto, os efeitos tóxicos e inibitórios da elevada salinidade representam desafios significativos aos processos bioquímicos; os sistemas evaporativos tradicionais são onerosos em operação e apresentam baixa eficiência energética; os sistemas baseados em membranas são caros, suscetíveis à incrustação e à contaminação, e geram uma salmoura concentrada de difícil manejo; já a eletrólise frequentemente se mostra impraticável devido à presença de compostos orgânicos. Consequentemente, os métodos convencionais de tratamento de águas residuais apresentam limitações notáveis — exigem condições operacionais rigorosas, acarretam altos custos, não conseguem remover os sais e produzem resultados insatisfatórios. Em decorrência disso, o tratamento avançado e a remediação desse tipo de água residual tornaram-se uma das principais prioridades de pesquisa no campo da proteção ambiental.

　　Com a tecnologia humana atual, a abordagem mais eficaz para o tratamento de águas residuais de alta salinidade é a utilização de um evaporador MVR. O equipamento de evaporação MVR permite separar e tratar os sais na forma sólida, obtendo resultados de baixa emissão, ao mesmo tempo em que os cristais sólidos resultantes podem ser recuperados e reutilizados.

　　O evaporador MVR é composto por um compressor de vapor, um trocador de calor de placas, um trocador de calor, um evaporador, um separador gás‑líquido e um cristalizador. O compressor de vapor constitui o componente central do sistema de evaporação MVR. Esse sistema conta com um programa de controle PLC totalmente automatizado, eliminando a necessidade de operação manual. A tecnologia apresenta vantagens distintas no tratamento de águas residuais de alta salinidade, incluindo evaporação eficiente, cristalização eficaz e significativas economias de energia. O princípio de funcionamento é o seguinte: o líquido de alimentação entra pela entrada, é pré-aquecido até a temperatura requerida no trocador de calor de placas e, em seguida, é bombeado pela bomba de alimentação para o trocador de calor, onde ocorre uma nova troca de calor. Em seguida, passa pelo separador gás‑líquido para a separação do vapor e do líquido; o vapor é direcionado ao compressor de vapor, enquanto a corrente líquida é recirculada, por meio de uma bomba de circulação forçada, de volta ao trocador de calor. Após a circulação, o líquido concentrado é descarregado pela bomba de concentração. Ao mesmo tempo, o condensado proveniente do trocador de calor é bombeado pela bomba de condensado para o trocador de calor de placas, a fim de ser reaquecido em circuito fechado.

　　As tecnologias centrais de um sistema de evaporação e cristalização MVR residem no compressor de vapor, no evaporador‑cristalizador MVR e nos sistemas de controle automatizados.

Esquema do MVR:

O princípio de economia de energia do MVR reside em:

(1) O aquecimento elétrico é utilizado em substituição ao aquecimento por vapor fresco, apresentando baixo consumo de energia;

(2) O vapor secundário gerado durante a evaporação é comprimido e plenamente aproveitado;

(3) Baixas perdas de vapor no sistema;

(4) O calor residual do condensado e do líquido concentrado é utilizado para realizar a troca de calor com a solução de alimentação.

(5) O gás não condensável é utilizado para a troca de calor com o líquido original;

(6) O motor do compressor utiliza controle de velocidade por frequência variável.

Características do sistema MVR:

(1) Energia limpa, alta eficiência térmica, baixo consumo de energia e poluição mínima.

(2) As águas residuais industriais atingem níveis de “baixa descarga” que cumprem as normas nacionais de emissão.

(3) Multifuncionalidade integrada, reduzindo os custos de fabricação.

(4) Apresenta uma ampla gama de aplicabilidade a materiais que aguardam processamento.

(5) Evaporação a baixa temperatura e evaporação à temperatura ambiente (não padronizadas, não baseadas nos princípios de projeto de vasos de pressão).

(6) Pode descarregar material de forma contínua ou intermitente. Apresenta alto grau de automação e baixos custos operacionais.

(7) Alto grau de automação e baixos custos operacionais.

(8) Tamanho pequeno e alta mobilidade.

Custo-efetividade do MVR:

Comparação de custos por tonelada de água evaporada

(Com base no vapor a RMB 200 por tonelada e na eletricidade a RMB 0,7 por kWh)

Palavras-chave:

“Vendo a China” Entrevista exclusiva com a Turbovaps — especialistas em eficiência energética da MVR

Aplicação do Sistema de Evaporação e Concentração MVR na Etapa de Concentração do Percolado de Aterro Sanitário

“Vendo a China” Entrevista exclusiva com a Turbovaps — especialistas em eficiência energética da MVR

Aplicação do Sistema de Evaporação e Concentração MVR na Etapa de Concentração do Percolado de Aterro Sanitário

Outras informações

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