Workshop Técnico Gestão Hídrica na Indústria. 11 de setembro de 2018 Firjan Tijuca

(1)

Workshop Técnico

Gestão Hídrica na

Indústria

11 de setembro de 2018

Firjan Tijuca

(2)

REÚSO DE ÁGUA

EM

PROCESSOS QUÍMICOS

Fernando Luiz Pellegrini Pessoa

fernando.pessoa@fieb.org.br

Workshop Técnico Gestão Hídrica na Indústria

(3)

Objetivo

apresentar ferramentas de gestão e melhoria

da eficiência do uso de água nos processos

industriais

Modelo Integrado para

(4)

PROGRAMA

1.Introdução

2.Integração de Processos

3.P+ÁGUA

4.Aplicações Industriais

5.Conclusões

(5)

(6)

Ecologia Industrial

-

reestruturação dos sistemas industriais em direção à

sustentabilidade ambiental

- minimizar os impactos ambientais das atividades econômicas

- identifica e propõe novos arranjos para os fluxos de energia e

materiais em sistemas industriais

- busca integração das atividades econômicas e a redução da

degradação ambiental (recursos e poluição)

-

A Ecologia Industrial reúne conceitos já existentes, como Prevenção

da Poluição e Produção Mais Limpa

COSTA, MÁRCIO MACEDO DA; Princípios de Ecologia Industrial Aplicados à Sustentabilidade Ambiental e aos Sistemas de Produção de

Aço, 2002, Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE

(7)

(8)

8 Equação mestra de impacto ambiental

Impacto ambiental atual =

População

Consumo (renda per capita)

Impacto ambiental por unidade

de produto

X

50 anos

(9)

9 Equação mestra de impacto ambiental

Impacto ambiental atual =

População

Consumo (renda per capita)

Impacto ambiental por unidade

de produto

X

50 anos

O porte do desafio ambiental

(10)

10 Equação mestra de impacto ambiental

Impacto ambiental atual =

População

Consumo (renda per capita)

Impacto ambiental por unidade

de produto

X

50 anos

O porte do desafio ambiental

x 2

x 5

(11)

11 Equação mestra de impacto ambiental

Impacto ambiental atual =

População

Consumo (renda per capita)

Impacto ambiental por unidade

de produto

X

50 anos

O porte do desafio ambiental

x 2

x 5

x1/10

(12)

Problema

a

b

(13)

Metodologia

a

b

(14)

(15)

(16)

Tem alguma forma sistemática

para verificar a eficiência de

energia/água em sistemas

(17)

INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS

métodos gerais e sistemáticos para o projeto de

sistemas de produção integrados, desde

processos individuais até complexos industriais,

com ênfase especial no uso eficiente de energia

(18)

(19)

IDENTIFICAR OS PROCESSOS QUE UTILIZAM ÁGUA

E ESTABELEÇA O BALANÇO HÍDRICO

ÁGUA

PRIMÁRIA

EFLUENTE

(20)

REFINARIA PETRÓLEO

135 t água 0 ppm/h

$ 1.274.808/ano

135 t/água 72 3217 3904 ppm

OPERAÇÃO

VAZÃO(t/h)

CONTAMINANTES

C

_IN

(ppm)

C

_OUT

(ppm)

DEST

45 hidrocarbonetos (A)

0

15 H

₂

S (B)

0

400 Sal (C)

0

35 HDS

34 hidrocarbonetos (A)

0

100 H

₂

S (B)

0 12200

Sal (C)

0

135 DSAL

56 hidrocarbonetos (A)

0

100 H

₂

S (B)

0

25

(21)

Operação

k

f

k

(t/h)

Contaminante

C

ik,max

(ppm)

C

fk,max

(ppm)

∆m

k

(g/h)

1

45 A

0

15

675 B

0

400 18000

C

0

35 1575

2

34 A

20

120 3400

B

300 12500

414800

C

45

180 4590

3

56 A

120

220 5600

B

20

45 1400

C

200 9500

520800

OPERAÇÕES: (1) Dest. c/ vap. vivo; (2) HDS; (3) Dessalinizador

CONTAMINANTES: (A) Hidrocarbonetos; (B) H

₂

S; (C) Sal

(22)

OPERAÇÃO

VAZÃO(t/h)

CONTAMINANTES

C

_IN

(ppm)

C

_OUT

(ppm)

DEST

45 hidrocarbonetos (A)

0

15 H

₂

S (B)

0

400 Sal (C)

0

35 HDS

34 hidrocarbonetos (A)

15

115 H

₂

S (B)

0,04

12200,04

Sal (C)

35

170 DSAL

11 +45

hidrocarbonetos (A)

4,5

125,6

H

₂

S (B)

0,01

25,01

Sal (C)

35 9308

REFINARIA PETRÓLEO

“Stripper” 0 99,99 0 % eficiência

90 t água 0 ppm/h

$1.270.142/ano

45 t/água 15 0,04 35 ppm TRATADA

(23)

OPERAÇÃO

VAZÃO(t/h)

CONTAMINANTES

C

_IN

(ppm)

C

_OUT

(ppm)

DEST

45 hidrocarbonetos (A)

0

15 H

₂

S (B)

0

400 Sal (C)

0

35 HDS

34 hidrocarbonetos (A)

20

120 H

₂

S (B)

300 12500

Sal (C)

45

180 DSAL

56 hidrocarbonetos (A)

72

172 H

₂

S (B)

0,33

45 Sal (C)

0,39

9300,39

REFINARIA PETRÓLEO

“Stripper” 0 99,99 0 % eficiência

OI 0 0 99,99 % eficiência

79 t água 0 ppm/h

$1.776.258/ano

56 t/água 72 0,33 0,39 ppm TRATADA

(24)

Resultado

DFA

: Máximo Reúso

$ 1.013.696/ano

8,50

t/h

34,0

t/h

34,0

t/h

0 ppmA

11,25 ppmA

111,25

ppmA

0 ppmB

300 ppmB

12500

ppmB

0 ppmC

25,50

t/h

26,25 ppmC

161,25

ppmC

15 ppmA

400 ppmB

35 ppmC

106,70

t/h

45,0

t/h

45,0

t/h

42,2

t/h

16,70

t/h

0 ppmA

15 ppmA

0 ppmB

400 ppmB

0 ppmC

35 ppmC

2,80

t/h

15 ppmA

400 ppmB

35 ppmC

53,20

t/h

56,00

t/h

56,00

t/h

0 ppmA

0,75 ppmA

100,75

ppmA

0 ppmB

20 ppmB

45 ppmB

0 ppmC

1,75 ppmC

9301,75 ppmC

OP 1

OP 2

OP 3

D

M

D

M

D

(25)

D

M

D

1

2

3 106,7 t/h

0 ppm A

0 ppm B

0 ppm C

8,5 t/h

0 ppm A

0 ppm B

0 ppm C

53,2 t/h

0 ppm A

0 ppm B

0 ppm C

45 t/h

0 ppm A

0 ppm B

0 ppm C

45 t/h

15 ppm A

400 ppm B

35 ppm C

42,2 t/h

2,8 t/h

25,5 t/h

16,7 t/h

15 ppm A

400 ppm B

35 ppm C

56 t/h

0,75 ppm A

20 ppm B

1,75 ppm C

34 t/h

11,25 ppm A

300 ppm B

26,25 ppm C

34 t/h

111,25 ppm A

12500 ppm B

161,25 ppm C

56 t/h

100,75 ppm A

45 ppm B

9301,75 ppm C

DFA

(26)

Resultado

DFA

: Máximo Reúso

Stripper 0 99,99 0 % eficiência

55,5 t/h 0 ppm

55,5 t/h TRATADA

$1.042.650/ano

55,5

8,50

t/h

34,0

t/h

34,0

t/h

25,50 t/h

t/h

45,0

t/h

45,0

t/h

2,0

t/h

55,5 t/h

55,5

t/h

DIST

hds

DSAL

D

M

D

M

TRAT

19,5 t/h

(27)

OBJETIVO

1. REDUZIR VOLUME DE ÁGUA

2. REDUZIR VOLUME DO EFLUENTE

3. QC DO EFLUENTE

(28)

(29)

DFA

Diagrama de Fontes de Água

(Método de Integração

de Processos)

PRODUÇÃO MAIS LIMPA

(Modelo de Gestão Ambiental)

Promover o equilíbrio

entre consumo

hídrico e produção

industrial?

Ausência de uma

metodologia que

proponha um

mecanismo eficiente

de reutilização de

água na indústria

Integração de Processos:

“Abordagem holística voltada para o

projeto e a operação de processos,

levando em conta a unidade dos

processos, na visão de sistemas”

(DUNN e EL-HALWAGI, 2003)

Integração de Processos e

Prevenção da Poluição

(30)

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Casos de sucesso

Planejamento e Organização

Pré-avaliação e diagnóstico

Avaliação de P+L

Viabilidade técnica, econômica

e ambiental

Implementação de opções e

plano de continuidade

Diagrama de

Fontes de Água

V

alora

çã

o

de d

ano

s

amb

ient

ais

sob

re os r

ec

u

rsos híd

ricos

Etapas da P+L (adaptado de

UNIDO/UNEP - CNTL, 2000)

Modelo para o

Gerenciamento Integrado

Sustentável para o Reúso de Águas e

(31)

Casos de sucesso

Planejamento e Organização

Pré-avaliação e diagnóstico

Avaliação de P+L

Viabilidade técnica, econômica

e ambiental

Implementação de opções e

plano de continuidade

Diagrama de

Fontes de Água

Valo

ração

d

e d

an

o

s

am

b

ien

tais

sob

re os r

ec

u

rsos híd

ricos

Etapas da P+L (adaptado de

UNIDO/UNEP - CNTL, 2000)

Produção mais Limpa

(P+L / PML / PmaisL)

Modelo de

gestão ambiental

aplicado a

processos

,

produtos

e

serviços

, para

aumentar

a

eficiência de

produção

e

reduzir

os

riscos

para o homem e o

meio ambiente.

(32)

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Modelo para o

Gerenciamento Integrado

Sustentável para o Reúso de Águas e

Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

Procedimento

algorítmico-heurístico

voltado para

identificação

de

oportunidades

de

realinhamento

de

correntes hídricas

para

máximo reúso.

(33)

DFA

Balanço Hídrico: dados de

vazão

de água e

concentração

de contaminantes

(entrada e saída de cada operação)

Fluxograma de processos

Identificar operações que usam água

Fluxograma de processos hídricos

Tabela de oportunidades

Passo a passo do DFA

► Ordem

crescente

de concentrações

► Criação de

intervalos

► Representação de operações, incluindo vazões e limites de concentrações

► Cálculo de carga mássica

(∆m) de contaminantes a ser assimilada em cada

intervalo, e para cada operação

► Alocar vazão por intervalo de operação, considerando a carga mássica fixa,

e de acordo com as fontes de água (internas e externas) disponíveis no

intervalo observado

Δm = f

L

. (C

out

– C

in

)

f = Δm / (C

out

– C

in

)

► Caso a vazão disponível de uma fonte não seja suficiente para assimilar o

∆m da operação no intervalo, deve-se então utilizar água de qualidade

mais

limpa disponível (prioridade), de acordo com as fontes de água (internas e

externas) disponíveis para o intervalo

► Sempre que possível, utilizar água de fonte de qualidade

menos

limpa

disponível para alocar às operações subsequentes

► Elaborar o fluxograma da rede a partir do DFA

(34)

Tabela de Oportunidades

Original

Reúso DFA

130,5 t/h

(0 ppm)

90 t/h

(0 ppm)

DFA

(35)

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Diagrama

de Fontes

de Água

Economia

Ambiental

P+ÁGUA

Produção

Mais

Limpa

Econômica

Ambiental

Social

Modelo para o

Gerenciamento Integrado Sustentável para o

Reúso de Águas e Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

Danos

Ambientais

Consequências

Desmatamento

- Aterramento de rios e lagos

- Degradação dos mananciais

- Diminuição da qualidade da água

Erosão/

Assoreamento

- Compactação do solo

- Diminuição da profundidade

Percolação

- Toxicidade da água

- Degradação da biota

Eutrofização

- Perda de biodiversidade

- Alterações na composição das

espécies (invasão de outras espécies)

Salinização

- Afeta a qualidade sanitária de produtos

agrícolas irrigados

- Diminuição da qualidade da água

- Perda de biodiversidade

- Degradação da biota

► Como relacionar os parâmetros de

qualidade do efluente

do processo

com reúso (descarte) ao padrão de

qualidade do corpo receptor

?

► O reúso contribui para os efeitos

adversos?

► A valoração permite

internalizar as

externalidades

ambientais negativas

(custo da degradação)

(36)

Modelo para o

Gerenciamento Integrado Sustentável para o

Reúso de Águas e Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

► Avaliação do

custo dos diferentes cenários

► Inserido no contexto do modelo de

Produção mais Limpa

(P+L)

► Aplicação do

Diagrama de Fontes de Água

(DFA) => geração de

cenários de reúso/reciclo

► Seleção de cenários potenciais

para implantação prática =>

custos

dos cenários (utilização de critérios a partir da

Estatística Descritiva

=>

semelhança com Finanças Corporativas)

► Análise de possibilidade de

processos regenerativos

=> aplicados aos

cenários promissores =>

custos

dos cenários (

avaliação econômica

=>

VPL, TIR, tempo de retorno)

► Custo do impacto

do cenário (

descarte

) =>

valoração de danos

sobre

os recursos hídricos

(37)

Objetivo da decisão

Estabelecer um contexto para o

sucesso

Contextualizar a questão

adequadamente

Gerar alternativas

MELHOR ALTERNATIVA

Processo de Tomada de Decisão

LUECKE (2007), Tomando Decisões, Harvard Business

Essentials, Rio de Janeiro: Record.

Finanças

Corporativas

Estatística

Aplicada

Reúso de

Águas

Integração de

Processos

Redes de

Transferência de

Massa

(38)

Objetivo da decisão

Estabelecer um contexto para o

sucesso

Contextualizar a questão

adequadamente

Gerar alternativas

MELHOR ALTERNATIVA

Integração de

Processos

Redes de

Transferência de

Massa

colorirdesenhos.com

Processo de Tomada de Decisão

LUECKE (2007), Tomando Decisões, Harvard Business

Essentials, Rio de Janeiro: Record.

(39)

100 %

x

CT

RCO

ij base op ij o considerad op ij base op ij      





n

RCO

ij ij

)

(%

%





ij ij ij

cen

RCO

Div

%

_





ij cen ij

Div

RCO

ID





%

1 ij ij

RCO

ID

%

2



ij ij cen

RCO

Div

ID

%

1 2  



1 )

%

(%

2







n

RCO

DP

ij

RCO

DP

CV

%



DP

Div

CV

x

RCO

Div

1 _

correntes de total N reúso correntes de N FAR _ _ _ º _ _ _ º  AR

xF

DP

Div

Cenários

Promissores

3

2

1

4

5

6 Conjunto total de cenários

“FILTRAGEM”

Procedimento de cálculo

para seleção de cenários

com oportunidades de reúso

(40)

100 %

x

CT

RCO





n

RCO

ij ij

)

(%

%





ij ij ij

cen

RCO

Div

%

_





ij cen ij

Div

RCO

ID





%

1 ij ij

RCO

ID

%

2



ij ij cen

RCO

Div

ID

%

1 2  



1 )

%

(%

2







n

RCO

DP

ij

RCO

DP

CV

%



DP

Div

CV

x

RCO

Div

1 _

xF

DP

Div

Cenários

Promissores

3

2

1

4

5

6 Conjunto total de cenários

Redução

percentual nos

custos operacionais

do cenário i (%RCO

_i

)

Custos operacionais

(CT) dos cenários

Média

dos percentuais de

redução

dos n cenários:

%

RCO

_i

Divergência entre a média

de cada

cenário i:

i

cen

Div

_

%

Critério:

maior redução nos custos

e

menor

(41)

100 %

x

CT

RCO





n

RCO

ij ij

)

(%

%





ij ij ij

cen

RCO

Div

%

_





ij cen ij

Div

RCO

ID





%

1 ij ij

RCO

ID

%

2



ij ij cen

RCO

Div

ID

%

1 2  



1 )

%

(%

2







n

RCO

DP

ij

RCO

DP

CV

%



DP

Div

CV

x

RCO

Div

1 _

xF

DP

Div

Cenários

Promissores

3

2

1

4

5

6 Conjunto total de cenários

Índices de desempenho de

divergência

(ID

₁

) e

de média

(ID

₂

)

Índice ID

_2-1

:

divergência

pela

redução média dos custos

operacionais

dos cenários

Cálculo do

desvio-padrão

relativo à amostra de dados

não agrupados (DP)

Cálculo do

coeficiente de

variação

ou de dispersão (CV)

Cálculo da

divergência

em relação

ao desvio-padrão

:

Div /

DP

Critério:

Menor

valor da

relação

entre os

índices

ID

₁

e

ID

₂

, e

menor

valor da

relação

(42)

100 %

x

CT

RCO





n

RCO

ij ij

)

(%

%





ij ij ij

cen

RCO

Div

%

_





ij cen ij

Div

RCO

ID





%

1 ij ij

RCO

ID

%

2



ij ij cen

RCO

Div

ID

%

1 2  



1 )

%

(%

2







n

RCO

DP

ij

RCO

DP

CV

%



DP

Div

CV

x

RCO

Div

1 _

xF

DP

Div

Cenários

Promissores

3

2

1

4

5

6 Conjunto total de cenários

Fator Adicional de Reúso (F

_AR

):

Leva em conta o

efeito das

correntes

que sofreram um

novo

direcionamento estrutural

após a

aplicação do DFA

, em relação ao

cenário base

Critério: cenário(s) de

menor

(es)

(43)

Modelo para o

Gerenciamento Integrado Sustentável para o

Reúso de Águas e Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

Melhorias de

condições operacionais

nos ciclos de

concentração das

torres de resfriamento

Índices de estabilidade da água:

seleção de cenários

promissores

Corrosão

e

incrustação

, em presença de sistema de água

de resfriamento

**(*)**

(44)

Índices de estabilidade da água

LSI = pH - pHs

RI = 2 pHs - pH

PI = 2 pHs - pHeq

Langelier

Ryznar

Puckorius

(Torres de resfriamento)

(45)

100 %

x

CT

RCO





n

RCO

_ij

(%

ij

)

%





ij ij ij

cen

RCO

Div

%







ij cen ij

Div

RCO

ID





%

1 ij ij

RCO

ID

%

2



ij ij cen

RCO

Div

ID

%

1 2  



1 )

%

(%

2







n

RCO

DP

ij

RCO

DP

CV

%



DP

Div

CV

x

RCO

Div



1 xF

DP

Div

Cenários

Promissore

s

3

2

1

4

5

6 Conjunto total de cenários

Procedimento de cálculo para

seleção de cenários com

oportunidades de reúso

Critérios adicionais:

Índice de Aceitabilidade Superior na Purga (IAS

_P

)

purga

ac

pH

purga

pH

purga

ac

pH

IAS

_P

.

lim

.

lim

.





Índice de Aceitabilidade Inferior na Purga (IAI

_P

)

purga

ac

pH

purga

pH

purga

ac

pH

IAI

_P

.

lim

.

lim

.





Índice de Sharpe modificado para reúso (IS

_Reuso

)





padrão

Desvio

base

Custo

cenario

Custo

IS

comreuso semreuso

uso

.

. . Re





“FILTRAGEM”

(46)

Cenário Redução nos custos (%) Média de redução (%) Divergência entre a média (%) Desvio médio (DM) Desvio padrão (DP) Coeficiente de variação (CV) Redução / Divergência Redução / Média (Divergência em relação ao DP) * FAR (Base) (1) 13,71 1,61 8,52 1,13 0,0458 (2a) 36,78 24,69 1,49 3,04 0,7589 (2b) 26,74 14,64 1,83 2,21 0,3849 (3a) 11,98 0,12 100,51 0,99 0,0008 (3b) 3,09 9,01 (4a) 16,20 4,10 (4b) 6,30 12,10 5,80 7,52 10,35 0,86 (5a) 15,96 3,86 (5b) 2,27 9,83 (6a) 4,80 7,30 (6b) 0 12,10 (7a) 11,35 0,75 (7b) 8,10 4,00 (8) 19,64 4,16 (9a) 30,23 14,75 2,05 1,95 0,4734 (9b) 26,74 11,25 2,38 1,73 0,3335 (10a) 11,98 3,50 (10b) 3,08 12,41 (11a) 16,18 15,48 0,70 7,31 9,20 0,59 23,19 1,05 0,0017 (11b) 6,30 9,18 (12a) 17,64 2,16 (12b) 2,27 13,22 (13a) 22,66 7,17 (13b) 13,60 1,88 7,23 0,88 0,0186 (14) 26,81 10,72 2,50 1,67 0,2447 (15a) 35,49 19,40 1,83 2,21 0,2410 (15b) 18,65 2,56 (16a) 15,18 0,91 (16b) 6,27 9,81 (17a) 15,33 0,76 20,13 0,95 0,0031 (17b) 6,23 16,09 9,85 8,48 10,98 0,68 (18a) 34,72 18,63 (18b) 13,58 2,51 0,18 0,84 1,3706 (19a) 6,09 10,00 (19b) 0,00 16,09 (20a) 19,92 3,84 (20b) 10,87 5,22

C E N

Á R I

O

S

(47)

Esquema da etapa de seleção de cenários com base no critério

multiplicativo de divergência e fator adicional de reúso

(48)

Modelo para o

Gerenciamento Integrado Sustentável para o

Reúso de Águas e Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

► Avaliação do

custo dos diferentes cenários

► Inserido no contexto do modelo de

Produção mais Limpa

(P+L)

► Aplicação do

Diagrama de Fontes de Água

(DFA) => geração

de

cenários de reúso/reciclo

► Seleção de cenários potenciais

para implantação prática =>

custos

dos cenários (utilização de critérios a partir da

Estatística

Descritiva

=> semelhança com Finanças Corporativas)

► Análise de possibilidade de

processos regenerativos

=>

aplicados aos cenários promissores =>

custos

dos cenários

(

avaliação econômica

=> VPL, TIR, tempo de retorno)

Identificação de correntes a serem tratadas visando à redução na

(49)

Identificação de efluentes

aquosos a serem tratados

(50)

Modelo para o

Gerenciamento Integrado Sustentável para o

Reúso de Águas e Efluentes Industriais

(P+ÁGUA)

► Avaliação do

custo dos diferentes cenários

► Inserido no contexto do modelo de

Produção mais Limpa

(P+L)

► Aplicação do

Diagrama de Fontes de Água

(DFA) => geração de

cenários de reúso/reciclo

► Seleção de cenários potenciais

para implantação prática =>

custos

dos cenários (utilização de critérios a partir da

Estatística

Descritiva

=> semelhança com Finanças Corporativas)

► Análise de possibilidade de

processos regenerativos

=>

aplicados aos cenários promissores =>

custos

dos cenários

(

avaliação econômica

=> VPL, TIR, tempo de retorno)

► Custo do impacto

do cenário (

descarte

) =>

valoração de danos

sobre os recursos hídricos

► Melhor(es) cenário(s)

(51)

ÍNDICE DE

QUALIDADE DAS

ÁGUAS SUPERFICIAIS

(Valoração)

Índice de

Qualidade das

Águas para

Abastecimento

Público

(IQA)

Índice de

Qualidade das

Águas para

Proteção da

Vida Aquática

(IVA)

Cálculo do custo adicional de impacto

Custo adicional de impacto

Abordagem simplificada para avaliação de custo de impacto de

qualidade do corpo hídrico com o descarte de efluentes











 





100

1 )

_

(

custo

tratamento

custo

descarte

x

IQA

C

_AIQA



IVA



x

descarte

custo

tratamento

custo

C

_AIQA



(

_



_

)

IQA

e

IVA

(52)

0,00

500.000,00

1.000.000,00

1.500.000,00

2.000.000,00

2.500.000,00

3.000.000,00

3.500.000,00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 IQA (%)

C

us

to

adi

ci

ona

l de

im

pa

ct

o

(R

$

/a

no)

Cenário_3a

Cenário_11a

Cenário_17a

Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

0,00 5.000.000,00 10.000.000,00 15.000.000,00 20.000.000,00 25.000.000,00 30.000.000,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IVA

C

us

to

adi

ci

ona

l de

im

pa

ct

o

(R

$

/a

no)

Cenário_3a Cenário_11a Cenário_17a

Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

Sensibilidade do custo adicional de

impacto a variações do IQA

Sensibilidade do custo adicional de

impacto em função do IVA, para uma

faixa especificada de IVA

Cálculo do custo adicional de

impacto

Parâmetro adicional na tomada de

decisão!

(53)

Diagrama de blocos do processo hídrico da

refinaria em estudo

– Cenário base

Estudo de Caso

REFINARIA DE PETRÓLEO

Balanço hídrico do processo da refinaria

Vazão

,

pH

, e

concentração de entrada

e

saída

de cada

contaminante

relevante, em cada

operação

Contaminantes representativos:

Cálcio, Sílica, Amônia,

Sulfeto, Cloreto, Cianeto e Fenol

(54)

Geração de cenários de reutilização de correntes

Máximo reúso

Categorias “a” (reúso de ETDI) e “b” (sem reúso de ETDI)

37 Cenários!

(55)

Diagrama de blocos do processo hídrico da refinaria em estudo

Cenário 2a: contaminante Sílica

(56)

Redução na captação de água bruta e

nas estimativas de custos para cada

cenário, em relação ao cenário base

A aplicação do DFA levou a cenários de

redução de água captada de até 45%, bem

(57)

Índice de saturação de Langelier (LSI)

em função de variações de pH e ciclo

de concentração (TR01)

TR02

(58)

Índice de Ryznar (RI) em função de

variações

de

pH

e

ciclo

de

concentração (TR01)

TR02

(59)

Índice de Puckorius (PI) em função de variações de pHeq e ciclo de concentração

(TR01 e TR02)

(60)

Cenário Redução nos custos (%) Média de redução (%) Divergência entre a média (%) Desvio médio (DM) Desvio padrão (DP) Coeficiente de variação (CV) Redução / Divergência Redução / Média (Divergência em relação ao DP) * FAR (Base) (1) 13,71 1,61 8,52 1,13 0,0458 (2a) 36,78 24,69 1,49 3,04 0,7589 (2b) 26,74 14,64 1,83 2,21 0,3849 (3a) 11,98 0,12 100,51 0,99 0,0008 (3b) 3,09 9,01 (4a) 16,20 4,10 (4b) 6,30 12,10 5,80 7,52 10,35 0,86 (5a) 15,96 3,86 (5b) 2,27 9,83 (6a) 4,80 7,30 (6b) 0 12,10 (7a) 11,35 0,75 (7b) 8,10 4,00 (8) 19,64 4,16 (9a) 30,23 14,75 2,05 1,95 0,4734 (9b) 26,74 11,25 2,38 1,73 0,3335 (10a) 11,98 3,50 (10b) 3,08 12,41 (11a) 16,18 15,48 0,70 7,31 9,20 0,59 23,19 1,05 0,0017 (11b) 6,30 9,18 (12a) 17,64 2,16 (12b) 2,27 13,22 (13a) 22,66 7,17 (13b) 13,60 1,88 7,23 0,88 0,0186 (14) 26,81 10,72 2,50 1,67 0,2447 (15a) 35,49 19,40 1,83 2,21 0,2410 (15b) 18,65 2,56 (16a) 15,18 0,91 (16b) 6,27 9,81 (17a) 15,33 0,76 20,13 0,95 0,0031 (17b) 6,23 16,09 9,85 8,48 10,98 0,68 (18a) 34,72 18,63 (18b) 13,58 2,51 0,18 0,84 1,3706 (19a) 6,09 10,00 (19b) 0,00 16,09 (20a) 19,92 3,84 (20b) 10,87 5,22

Filtragem

Somente aplicando o método de

integração

de

processos

não

necessariamente dará o melhor

resultado!

(61)

(62)

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

3a

11a

17a

Cenário

V

a

zã

o

re

du

zi

da

e

fl

ue

nt

e

f

ina

l

(t

/

h)

28,53%

39,13%

36,35%

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

3a

11a

17a

Cenário

V

a

zã

o

re

du

zi

da

á

g

ua

br

ut

a

(

t/

h)

3,69%

9,67%

7,45%

Vazão e percentual de redução de água bruta e de efluente final para

os respectivos cenários

(63)

0,00

500.000,00

1.000.000,00

1.500.000,00

2.000.000,00

2.500.000,00

3.000.000,00

3.500.000,00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 IQA (%)

C

us

to

adi

ci

ona

l de

im

pa

ct

o

(R

$

/a

no)

Cenário_3a

Cenário_11a

Cenário_17a

Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

0,00 5.000.000,00 10.000.000,00 15.000.000,00 20.000.000,00 25.000.000,00 30.000.000,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IVA

C

us

to

adi

ci

ona

l de

im

pa

ct

o

(R

$

/a

no)

Cenário_3a Cenário_11a Cenário_17a

Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

Sensibilidade do custo adicional de impacto a

variações do IQA

Sensibilidade do custo adicional de impacto em

função do IVA, para uma faixa especificada de

IVA

Cálculo do custo adicional de impacto

Parâmetro adicional na tomada de

decisão!

(64)

Sensibilidade do VPL em função da taxa de desconto, indicando

as taxas internas de retorno (TIR’s) de cada cenário

11a

(3.131.117,40)

4 anos e 9 meses

7.782.322,23

46,5932

VPL (iMA =6,15%)

TIR (%)

Invest. total dos

equipamentos (R$)

Payback descontado

(i = 6,15% a.a.) (anos)

Vida útil dos equipamentos:

10 anos

Parâmetros de viabilidade econômica dos cenários

Alocação de regeneradores a montante das operações receptoras de correntes de

reúso => Investimento adicional para o enquadramento de concentrações

(65)

APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

REFINARIA DE PETRÓLEO

INDÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL

INDÚSTRIA DE ALIMENTOS (SUCO CÍTRICO)

INDÚSTRIA TÊXTIL

(66)

(67)

RACI EFLU TQ41008

AFLU ETDI

EFLU ETDI EFLU CAO EFLU CAC EFLU V21 EFLU UG

AFLU DESSAL EFLU DESSAL

EFLU AM PTR21002 PDTR2100 2 PTR51502 PDTR51502 PTR21001 PDTR21001 PTR51501 PDTR51501 AB0 TR51501 D TR21001 TR51502 ETDI DESSAL RACI TR21002 C A C Água de Máquina V-21 Selagem C A O M M M Uso Geral AB1 AB2 AB3 AB4 AB5 PURGA ETA AB7 ADEST AST1 TQ PETRÓLEO APCON D

AST2

EFLU UDASF

M

(68)

AFLU DESSAL RACI EFLU TQ41008 EFLU CAO EFLU CAC EFLU V21 EFLU UG EFLU DESSAL EFLU AM PTR21002 PDTR21002 PTR51502 PDTR51502 PTR21001 PDTR21001 PTR51501 PDTR51501 AB0 TR51501 D TR21001 TR51502 ETDI DESSAL RACI TR21002 C A C Água de Máquina V-21 Selagem C A O M M M Uso Geral PURGA ETA AB7 ADEST AST1 AST2 TQ PETRÓLEO APCON D D M D

(69)

Contaminante

considerado

Vazão água

bruta após

reúso (t/h)

Redução

alcançada (%)

(1) Cálcio

608 4,0

(2)

+10% TR’s

598 6,0

3)

+20% TR’s

589 7,0

(4) Sílica

587 7,0

(5)

+10% TR’s

534

16 (6)

+20% TR’s

480

24 (7) Cloreto

627 1,0

(8)

+10% TR’s

605 4,5

(9)

+20% TR’s

597 6,0

(10) Cianeto

216

66 (11) Amônia

634

0 (12) Sulfeto

209

67 Síntese da redução na captação de água bruta pelas alternativas geradas

(70)

Resultados

-Estimativa de Custos

Custos

Anuais ($)

Processo

Original

Máximo

Reúso

Máximo

Reúso c/

restrições

Reg. e

Reúso

Máximo reúso

– múltiplos

contaminantes

Celulose e

Papel - caso 3

(custos operacional

e de capital)

2 418 240,95

481 934,35

-

203 792,65

-Sucos Cítricos

(custos operacional

e de capital)

441 352,09

379 615,37

-

368 509,99

-Têxtil

(custos

operacionais)

77 522,01

63 674,35

-

39 252,96

*

-Petroquímica

(custos

operacionais)

227 660,76

191 001,38

196 624,34

179 947,62

196 555,37

(71)

CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA



ESTUDO DE CASO



Unidade de Tratamento de Águas (UTA) da Unidade de Insumos Básicos

(UNIB) da Braskem em Camaçari/BA.



JUSTIFICATIVAS



Maior Unidade de Tratamento de Água Industrial da América Latina.



Corresponde a 30% da geração de efluentes inorgânicos da UNIB.



Alinhamento com o Compromisso Público e Diretrizes da Braskem.



Local de trabalho.

MINIMIZAÇÃO DE EFLUENTES EM UMA UNIDADE DE

TRATAMENTO DE ÁGUA INDUSTRIAL

(72)

CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO

(73)

CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO

(74)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

119,91 192,00 192,00 100,00 20.000,00 314.500,00 149,89 240,00 240,00 100,00 20.000,00 429.600,00 72,09 53.100,00 20,33 20,33 LEGENDA 100,00 509,17 90,11

100,00 53.100,00 OP19 Contra-lavagem dos Leitos Misto I e II

15.000,00 OP15 Deslocamento dos Ânions I OP16 Deslocamento I dos Ânions II OP14 Aplicação II dos Ânions II

84,08 240,00 240,00 OP12 Aplicação dos Ânions I

100,00 8.028,50 53.100,00 OP13 Aplicação I dos Ânions II

35,59 10,87 FE2 Rebaixamento dos Cátions I

11.466,67 53.100,00 FE11 Rebaixamento dos Ânions I

64,41 66,93 FE22 Rebaixamento dos Leitos Misto I e II

11.466,67 53.100,00 628,47 131,66 288,00 288,00 277,47 100,00 100,00 15.000,00 217.525,00 217.525,00 25,00 10,53 569,83 217.525,00 122,60 144,00 144,00 100,00 20.000,00 9.505.733,33 AF D M OP19 FE11 FE22 FE2 OP15 OP16 OP14 OP12 OP13 D M M M M D

(75)

CONCLUSÕES



Sólidos Suspensos é o contaminante menos restritivo a reúso, já os Sólidos

Totais Dissolvidos é o contrário.



De forma geral, quando há uma maior flexibilização na concentração de entrada

das operações, as possibilidades de reúso são potencializadas, gerando menos

efluente.

Tabela 16 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Atuais

METODOLOGIA

ANTES

DEPOIS

REDUÇÃO

Sólidos Suspensos

4.135,76

1.508,76

63,52%

Sólidos Totais Dissolvidos

4.115,43

3.758,68

8,67%

Sílica

1.124,33

1.104,00

1,81%

Tabela 17 – Vazão de Efluentes (m³/mês) com Dados Potenciais e Restrições

METODOLOGIA

ANTES

DEPOIS

REDUÇÃO

Sólidos Suspensos

4.135,76

1.475,76

64,32%

Sólidos Totais Dissolvidos

4.115,43

3.438,29

16,45%

(76)

(77)

SOLUÇÕES

PROBLEMAS

(78)

PROBLEMAS

(79)

Gestão

Tecnologia

?

!!!

(80)

(81)

REÚSO DE ÁGUA

EM

PROCESSOS QUÍMICOS

Fernando Luiz Pellegrini Pessoa

fernando.pessoa@fieb.org.br

Workshop Técnico Gestão Hídrica na Indústria