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Universidade Federal de Alfenas
Maquely Aparecida Vicente
Michelli Aparecida da Silva Brito
Projeto Conceitual e Básico de Tratamento de
Efluente Líquido da Empresa M&G
Poços de Caldas / MG
2015
Maquely Aparecida Vicente
Michelli Aparecida da Silva Brito
Projeto Conceitual e Básico de Tratamento de
Efluente Líquido da Empresa M&G
Trabalho de Conclusão de Curso II
apresentado como parte dos requisitos para
conclusão do curso e obtenção do título
Bacharel em Engenharia Química pela
Universidade Federal de Alfenas.
Orientador: Prof. Dr. Leandro Lodi
Poços de Caldas / MG
2015
FICHA CATALOGRÁFICA
V632p Vicente, Maquely Aparecida.
Projeto conceitual e básico de tratamento de efluente líquido da empresa
M&G. / Maquely Aparecida Vicente; Michelli Aparecida da Silva Brito;
Orientação de Leandro Lodi . Poços de Caldas: 2015.
40 fls.: il.; 30 cm.
Inclui bibliografias: fls. 39 - 40
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) –
Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG.
1. Tratamento de efluente. 2. Otimização do Processo. 3. Operações Unitárias. I.
Brito, Michelli Aparecida da Silva . II. Lodi, Leandro (orient.). III. Universidade
Federal de Alfenas – Unifal. IV. Título.
CDD 660.2842
AGRADECIMENTOS
À Deus pelas bênçãos ao longo da graduação.
À Universidade Federal de Alfenas pelo incentivo a realizar projetos cada vez mais
desafiadores.
Ao Profº Dr. Leandro Lodi, orientador, pela confiança, apoio, dedicação, incentivo e por todo
conhecimento e experiência transmitidos.
À Empresa Mossi & Ghisolfi S.p.A. (M&G) pela oportunidade concedida para a realização
deste projeto, especialmente ao Cesar Mariano e Laudarcy Vieira pela atenção e confiança no
projeto e também, aos operadores da empresa que nos auxiliaram nos testes realizados.
RESUMO
A geração de resíduos líquidos, sólidos e gasosos provenientes de processos produtivos faz
parte da rotina industrial de muitas empresas. Tais resíduos são denominados efluentes, os
quais devem ser tratados para posterior reutilização ou lançamento ao meio ambiente,
diminuindo custos com seu reaproveitamento e o impacto gerado na natureza. Dentro deste
conceito, a empresa Mossi & Ghisolfi S.p.A. (M&G) em Poços de Caldas possui um
tratamento de efluentes para seu processo de reciclagem de plásticos Politereftalato de Etileno
(PET). Esse tratamento tem como base tratar o efluente líquido proveniente da lavagem dos
recipientes plásticos e atualmente, utiliza-se de um Geotube para realizar a contenção de todo
o resíduo presente no líquido. A fim de otimizar esse tratamento em questão, foi proposto
como objetivo deste trabalho o planejamento e desenvolvimento de um projeto conceitual e
básico. Tal projeto tem como foco a implantação das técnicas das operações unitárias, como o
gradeamento e a sedimentação, com o propósito de reter a maior quantidade de sólidos
grosseiros e sedimentáveis possíveis presentes no efluente. Por meio dos testes de proveta e
testes com o Geotube realizados, foi possível propor e dimensionar novas etapas para o
sistema de tratamento de efluentes da Recicladora da empresa M&G. Os resultados obtidos no
desenvolvimento deste projeto apresentaram eficiência de 45,5% de retenção das partículas
sedimentáveis.
Palavras-chave: Tratamento de efluente, otimização do processo, tratamento preliminar e
primário.
ABSTRACT
The generation of liquid, solid and gaseous waste from production processes is part of the
industrial routine of many companies. Such waste are called effluents, which must be treated
to reuse or release to the environment, reducing costs with its reuse and the impact generated
in nature. Within this concept, the company Mossi & Ghisolfi SpA (M & G) in Poços de
Caldas has a wastewater treatment for its plastics recycling process polyethylene terephthalate
(PET). This treatment is based on treating the liquid effluent from the washing of plastic
containers, and currently they use a Geotube to perform the containment of any residue
present in the liquid. In order to optimize the treatment in question, it was proposed as
objective of this work the planning and development of a conceptual and basic design. This
project focuses on the implementation of the techniques of unit operations such as steps grids
and sedimentation in order to retain the greatest amount of coarse solids and possible
sedimentary present in the effluent. By the test tube tests and tests with Geotube, it was
possible to propose and resize new steps to the effluent treatment system Recycler of M & G
Company. The results obtained in the development of this project has a 45.5% of efficiency
retention of sedimentary particles.
Key words: wastewater treatment. optimization of process. pretreatment and primary
treatment.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 8
1.1 OBJETIVO ........................................................................................................................ 9
1.1.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................................ 9
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................................... 9
1.2 JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 9
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 10
2.1 TRATAMENTO PRELIMINAR .................................................................................... 10
2.1.1 GRADEAMENTO ................................................................................................................ 10
2.1.2 PROJETO DE UM GRADEAMENTO ....................................................................................... 10
2.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO ......................................................................................... 11
2.2.1 SEDIMENTAÇÃO ................................................................................................................ 11
2.2.2 PROJETO DE UM SEDIMENTADOR ...................................................................................... 12
2.3 GEOTUBE....................................................................................................................... 15
2.4 BLOCOS DRENANTES ................................................................................................. 16
3 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... 17
3.1 TESTES DE SEDIMENTAÇÃO .................................................................................... 17
3.2 TESTES NO GEOTUBE ................................................................................................. 18
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 19
4.1 DESCRIÇÃO DO PROJETO .......................................................................................... 19
4.1.1 TRATAMENTO PRELIMINAR ............................................................................................... 20
4.1.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO ................................................................................................... 20
4.2 BALANÇO DE MASSA ................................................................................................. 21
4.3 DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS ......................................................... 23
4.3.1 GRADEAMENTO ................................................................................................................ 23
4.3.2 SEDIMENTADOR ................................................................................................................ 25
4.3.3 CAIXA DE DEPOSIÇÃO DE AREIA OU BLOCOS DRENANTES ................................................. 29
4.3.4 TUBULAÇÕES .................................................................................................................... 31
4.4 DESCRITIVO DO FUNCIONAMENTO DAS MALHAS DE CONTROLE ................ 31
4.4.1 MALHA DE CONTROLE DE VÁLVULAS ............................................................................... 31
4.4.2 MALHA DE CONTROLE DE BOMBAS ................................................................................... 32
4.5 ESPECIFICAÇÃO DO EFLUENTE, CLARIFICADO E DESCARTES ....................... 32
4.6 LISTA DE EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS ..................................................... 33
4.7 FLUXOGRAMA DE ENGENHARIA - P&ID ............................................................... 34
4.8 EFICIÊNCIA DO PROJETO........................................................................................... 35
4.9 RELATÓRIO DE REVISÃO DE RISCOS DO PROCESSO (RRP) UTILIZANDO
WHAT IF .................................................................................................................................. 36
4.10 SUGESTÕES FUTURAS ............................................................................................... 37
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................ 38
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 39
8
1 INTRODUÇÃO
As indústrias químicas geram volumes consideráveis de efluentes líquidos,
diariamente. A geração desses efluentes se dá de diversas maneiras, sendo uma delas o
resíduo gerado da lavagem da matéria – prima. Como é o caso da empresa Mossi & Ghisolfi
S.p.A. (M&G), a qual é líder no mercado Sul Americano de fibras de poliéster, com uma de
suas unidades localizada em Poços de Caldas. A companhia possui um processo de
reciclagem de garrafas PET e a lavagem dos lotes de garrafas de diferentes tipos gera uma
quantidade considerável de resíduos sólidos e estes são dispostos para o sistema de tratamento
de efluentes implantado na empresa.
O sistema implantado é basicamente composto por gradeamento, onde há retenção de
partículas sólidas, seguido de tanque de equalização para a correção do pH do efluente e logo
após a equalização, este é transferido para o Geotube, equipamento que retém todas as
partículas sólidas suspensas e sedimentáveis provenientes deste efluente, que é composto
principalmente de areia. Do Geotube, o efluente é destinado para o tratamento biológico,
corrigindo assim a DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e a DQO (Demanda Química de
Oxigênio) do efluente, respeitando os padrões exigidos.
Os processos de tratamento de efluentes são classificados conforme a natureza do
efluente ou de acordo com as operações unitárias envolvidas, ou seja: tratamentos físicos,
químicos e biológicos. O conjunto desses processos compõem as cinco etapas do tratamento
de efluentes, o tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e tratamento
terciário.
O tratamento preliminar ou primário é constituído por processos físicos que envolvem
a remoção de sólidos grosseiros, sedimentáveis ou em suspensão, por meio de separações em
gradeamento, peneiramento, sedimentação, flotação, separação em câmaras de óleos e
gorduras, como também a filtração para a limpeza de matéria orgânica e inorgânica
(MACHADO, 2011).
Os processos químicos e biológicos constituem o tratamento secundário, que são
adição de reagentes químicos ou biológicos no processo com a finalidade de provocar a
reação química de remoção de poluentes ou degradação da matéria orgânica. Operações como
coagulação, floculação, neutralização de pH e entre outros. Estes processos químicos estão no
9
conjunto de tratamentos primários, cuja principal função é a eliminação da matéria orgânica e
de sólidos em suspensão (GIORDANO, 2003).
1.1 OBJETIVO
1.1.1 Objetivo Geral
Otimizar o processo de tratamento de efluentes líquidos da Recicladora da empresa
Mossi & Ghisolfi S.p.A. (M&G).
1.1.2 Objetivos Específicos
- Proposta de um projeto para otimização do sistema de tratamentos de efluentes
líquidos da recicladora M&G;
- Testes de sedimentação com amostras de efluente coletados;
- Proposta de um novo gradeamento no tratamento preliminar;
- Projeto de um tanque de sedimentação e um tanque de blocos drenantes no
tratamento primário;
- Avaliação dos custos, eficiência e limitações do processo proposto.
1.2 JUSTIFICATIVA
Diante da possibilidade de melhorias no sistema de tratamento de efluente líquido da
recicladora da empresa M&G Fibras Brasil propôs-se a elaboração deste estudo. Dentro desse
contexto propôs-se um projeto conceitual e básico da linha de tratamento de efluentes líquidos
da empresa, com remoção prévia de sólidos, para a otimização do tratamento físico-químico e
biológico à jusante.
10
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 TRATAMENTO PRELIMINAR
2.1.1 Gradeamento
O processo de gradeamento se dá pela remoção de sólidos de diâmetros maiores do
que a grade utilizada nesta etapa para a retenção dos resíduos indesejáveis ao processo. Além
de remover sólidos, o gradeamento tem por finalidade a proteção de equipamentos posteriores
ao processo, pois este não permite a continuação de materiais com potencial para danificar as
bombas, tubulações, comprometendo todas as etapas seguintes do tratamento. Portanto, a
eficiência no gradeamento é crucial para o bom decorrer do tratamento.
Para a melhor eficiência do processo é necessário o correto dimensionamento da
grade, constituinte principal do gradeamento. A grade tem por requisito espaçamento entre as
barras superior a dos resíduos que se deseja separar. Conforme esses espaçamentos são
classificados como grosseiras com 40 até 100 mm, médias de 20 a 40 mm, finas de 10 a 20
mm e ultrafinas de 3 a 10 mm (FRAJA; VISMARA; PASTORELLI, 1994).
Existem vários modelos de grade, o que varia de acordo com o fabricante e com a
funcionalidade. Por exemplo, a grade curva com braços rotativos da empresa SIGMA, pode
ser usada como grosseira ou média e para canais com até 2,5 m de profundidade. Ao passo
que a grade mecanizada inclinada tipo gancho é utilizada como fina ou ultrafina para canais
com nível líquido alto (SIGMA, 2015).
Outro componente importante para o gradeamento consiste nas escovas, que são
acopladas à grade e tem como objetivo a desobstrução do canal de operação. A velocidade
com que estas escovas operam e a manutenção são pontos importantes para o bom
funcionamento do sistema (FRAJA; VISMARA; PASTORELLI, 1994).
2.1.2 Projeto de um gradeamento
11
Em um projeto de dimensionamento de grade deve-se considerar, principalmente, a
vazão do processo, o espaçamento e a espessura da grade mecanizada, coeficiente de pico e a
altura de lâmina d’água. Assim, é possível calcular a eficiência da grade, largura do canal,
número de barras e espaçamentos, entre outros (UNESP, 2000).
Dependendo do efluente da empresa o sistema de limpeza do gradeamento pode ser
manual (para pequenas ETE’s) e com largura máxima de 3 m, por cremalheira, grade
mecanizada tipo escalar por cremalheira ou grade de barras curvas (para ETE’s de maior
porte) com vazões superiores a 250 L/s.
A inclinação das grades, geralmente está na faixa de 45 º a 60 º. Se a inclinação não
condiz com a vazão, o sistema preliminar se tornará ineficiente, o que influenciaria, também,
em todo processo restante. Portanto, como solução, deve haver testes e redimensionamento
das grades para a posterior implantação na indústria.
2.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO
Os tratamentos primários têm a finalidade de retirar os sólidos em suspensão
sedimentáveis que ainda não foram eliminados no tratamento preliminar.
2.2.1 Sedimentação
O procedimento, chamado de sedimentação ou decantação, consiste em um processo
físico baseado na diferença de densidade entre as fases para uma separação sólido-líquido.
Geralmente, este processo é utilizado a fim de retirar do efluente líquido os componentes
sólidos suspensos, com maior densidade que o fluido, que não foram retirados na etapa
preliminar, ou seja, no gradeamento ou desarenação (DEZOTTI, 2008).
O processo de sedimentação ocorre de tal maneira que se formam quatro tipos de
zonas no líquido que se sedimenta, a zona de partículas discretas, zona floculante, zona
retardada e zona de compressão (METCALF; EDDY, 1995).
12
Na zona de partículas discretas, que acontece logo abaixo da superfície líquida há um
simples processo de decantação, em que partículas livres se sedimentam sem interação entre
elas. Na zona floculante, as partículas já não se encontram mais livres, elas chocam-se entre si
formando aglomerados e originando flocos devido ao aumento da concentração nessa região.
A zona retardada ocorre em uma região em que há uma grande concentração de partículas,
porém essas possuem maior dificuldade de se sedimentarem devido a força contrária exercida
pelo líquido. A última região, a zona de compressão, é formada pelas partículas que se
sedimentam no fundo do sedimentador, as quais formam uma massa que vai sendo
comprimida conforme aumenta a quantidade de partículas (METCALF; EDDY, 1995).
Esse processo ocorre em tanques denominados sedimentadores, os quais são
caracterizados pela sua forma e dimensionamento, podendo conter mecanização ou não. As
duas formas mais comuns de sedimentadores são tanques circulares e retangulares. Os
sedimentadores circulares são geralmente de maiores diâmetros, e o líquido flui do centro em
direção às paredes do tanque, através de um sistema de tubulação central ascendente. Os
sedimentadores retangulares são implantados quando há uma limitação de espaço para o
projeto, pois ocupam uma menor área. O líquido flui, atravessando o tanque horizontalmente
e seus dispositivos de entrada são projetados de forma a alcançar uma distribuição uniforme
do liquido no tanque (VISMARA; BUTELLI; COMOLLI, 1991).
O liquido flui lentamente através do tanque fazendo com que os sólidos em suspensão
com densidade maior que do efluente se depositem gradualmente no fundo do tanque. Ao
final do processo, obtêm-se dois produtos: o líquido clarificado e um decantado, que consiste
na camada de sólido que se sedimenta, geralmente chamada de lodo, a qual pode ser então,
adensada no poço do tanque e enviada para adensadores (DEZOTTI, 2008).
2.2.2 Projeto de um Sedimentador
Há vários métodos que podem ser utilizados para cálculos de dimensionamento de um
sedimentador. Um dos métodos gráficos consiste no método de Kynch, o qual permite traçar
uma curva de sedimentação através de ensaios de sedimentação obtendo o volume da fase não
13
clarificada em função do tempo. Assim, explorando a curva de sedimentação do gráfico é
possível encontrar a área para um sedimentador (CREMASCO, 2012).
Biscaia Jr, sucessor de Kynch, propôs um método a fim de simplificar o método de
Kynch e minimizar a razão da vazão pela área do sedimentador, afirmando que a curva de
sedimentação consiste na combinação de uma reta com uma exponencial. Assim, é possível
encontrar a área de um sedimentador através da Equação 1 (MASSARANI, 1997).
, (1)
onde Q é a vazão na alimentação no sedimentador, é a altura da interface no tempo e
é o tempo correspondente a altura mínima de sedimentação, . Essa altura mínima
pode ser obtida pela Equação 2.
(2)
onde e consistem na concentração de partículas na alimentação e no espessado,
respectivamente. A Figura 1 mostra a relação de e , graficamente.
Figura 1 Relação entre e pelo método de Biscaia.-
Fonte: Adaptado de MASSARANI (1997).
Para determinar o valor de é necessário utilizar os dados de um ensaio de proveta
para plotar a curva de sedimentação exponencial, , e assim, encontrar a respectiva
equação da curva, como mostra a Equação 3.
(3)
14
onde a e b são valores encontrados de acordo com a curva de sedimentação. Assim, através
desta equação é possível isolar e determiná-lo, de acordo com a Equação 4.
(
) (4)
Após determinar o valor de e substituindo-o na Equação 1, é possível encontrar a
área do sedimentador, A, conhecendo-se a vazão e altura . Através da relação A =
, é possível obter o respectivo diâmetro do sedimentador, .
Para obter a altura de um sedimentador em operação contínua, é necessário considerar
que consiste na altura de uma região em que há liquido clarificado, a altura da região
que há espessamento ou compactação e a altura correspondente ao fundo do tanque de
sedimentação, região onde se localiza o espessado.
A altura da região para um sedimentador contínuo pode ser considerada entre um
intervalo de 0,45 a 0,75m. Para se determinar o valor da região de espessamento, , utiliza-
se a Equação 5 (ORR, 1966 apud CREMASCO, 2012).
, (5)
onde consiste no tempo de residência da fase particulada na região de espessamento e
pode ser calculada através da curva de sedimentação, considerando o inicio e fim da região de
espessamento através do gráfico mostrado na Figura 2.
Figura 2 - Determinação do tempo de residência, .
Fonte: Adaptado de CREMASCO (2012).
(1 )ORR, C. Particulate Technology. New York: The Macmillan Co 1966.
15
E por fim, a altura do fundo do tanque, , é obtida utilizando a Equação 6.
(6)
onde é o diâmetro do sedimentador.
Assim, a altura total do sedimentador se dá pela soma de todas as alturas encontradas,
como mostra a Equação 7 (MASSARANI, 1997).
(7)
A angulação do fundo do tanque do sedimentador, , é obtida
experimentalmente através da obtenção do ângulo de repouso do espessado, . Assim,
para um sedimentador convencional, > , para que as partículas na região
do espessado se direcionem para a saída no fundo do sedimentador.
Para obter as dimensões das tubulações para as correntes de entrada e saída do
sedimentador e também para a corrente que sai da caixa de retenção de areia, utiliza-se a
relação da Equação 8.
, (8)
onde é a velocidade de escoamento do fluido em m/s, a vazão volumétrica em m³/s e =
, para uma tubulação de área de seção transversal circular.
2.3 GEOTUBE
De acordo com a empresa Allonda (2007), Geotube é o nome dado a uma tecnologia
que visa à desidratação de lodos, sendo utilizada para a separação sólido-liquido em diversos
casos. O processo se dá em três etapas, sendo a primeira o bombeamento, onde o efluente
líquido com sólidos suspensos é direcionado para o Geotube sendo então floculado. Em
seguida, ocorre a fase de desidratação, em que os sólidos contidos no efluente ficam presos
nos poros do Geotube, tendo como produto de saída um líquido clarificado. E por último,
ocorre a consolidação, em que os sólidos vão se depositando no interior do Geotube.
16
Esse tipo de tecnologia pode ser aplicado em grandes e pequenos projetos, tendo como
vantagem ser de fácil manuseio, pois dispensa engrenagens ou prensas para seu
funcionamento e apresenta fácil implantação. E é o tipo de tecnologia empregada no processo
da empresa M&G.
2.4 BLOCOS DRENANTES
Com a geração de resíduos no sistema de tratamento de efluentes e o aumento do
consumo de água para diluição dos mesmos houve consequentemente um aumento da
formação de lodo. Segundo estimativas para cada 1 m3 de água tratada são gerados 76 g de
resíduos no tratamento de efluentes. Considerando a região metropolitana de São Paulo, isto
daria uma formação, em média, de 404 t/dia de lodo. Sabe-se ainda que, o processamento do
lodo demanda de 20% a 60 % dos custos de uma ETE. Assim, torna-se necessário o estudo de
alternativas para a redução da quantidade de água do lodo, dentre elas, estão o uso de filtro-
prensa, um tipo de desaguador mecânico, tubos geotêxtis, secador térmico e entre outros
(HALLACK, 1990).
Porém, o processo de desaguamento e secagem do lodo tem sido insatisfatório em
eficiência devido ao sistema falho dos leitos de secagem, como também o elevado custo dos
métodos de desaguamentos mecânicos. Uma alternativa que tem se destacado no mercado são
os blocos drenantes, que são camadas justapostas imóveis com alta porosidade, contendo
orifícios filtrantes, e resistência a abrasão e corrosão. Estas camadas são moldadas e
constituem um bloco, denominado blocos drenantes (HALLACK, 1990).
O princípio de funcionamento destes blocos consiste em descarte do lodo para os
leitos, enquanto que a água escoa pelos blocos. Assim, o lodo é armazenado no piso secando
até o teor de sólidos desejado. E por fim, ocorre a raspagem do lodo seco (MÜLLER, 2005).
Além de ter uma elevada eficiência de desaguamento e secagem os blocos drenantes
são projetados para operar em pequenas dimensões com altas capacidades, apresenta fácil
manutenção e baixo custo de operação (MÜLLER, 2005).
17
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 TESTES DE SEDIMENTAÇÃO
Neste projeto foram realizados testes de sedimentação do efluente líquido da
Recicladora da empresa M&G a fim de obter dados para projetar e dimensionar o tanque de
sedimentação do tratamento primário. Tais testes foram realizados no laboratório da própria
empresa coletando o efluente na saída no gradeamento. Para obter um resultado confiável foi
preciso realizar os testes várias vezes em dias alternados, pois a caracterização do efluente
varia de acordo com o lote e a região de origem da matéria prima, garrafas de politereftalato
de etileno (PET).
Primeiramente, realizou-se cerca de, aproximadamente, quinze testes de sedimentação,
porém, devido à discrepância dos dados considerou-se apenas 5 ensaios, utilizando uma
proveta de 2000 mL, onde foi possível diferenciar a zona clarificada da zona sedimentada em
um intervalo de 30 minutos, de acordo com a Figura 3, a seguir.
Figura 3 – Ensaios de Sedimentação.
Fonte: Dos Autores (2015).
18
Também, foram obtidas as massas dos sólidos que sedimentaram na base da proveta
em cada um dos testes, com auxílio de uma balança analítica, filtrando o lodo resultante do
experimento com um auxílio de uma manta de filtração. Os dados obtidos estão de acordo
com a Tabela 1, a seguir.
Tabela 1 – Dados obtidos dos testes de sedimentação.
Variáveis Dados obtidos
Concentração de partículas na alimentação 60.830,00 g/m³
Concentração de partículas do espessado 325.111,11 g/m³
Volume do lodo 0,38 L
Massa total 375,00 g
Massa de partículas sedimentáveis 121,60 g
Massa de água 253,30 g
Fonte: Dos Autores (2015).
3.2 TESTES NO GEOTUBE
Com a finalidade de quantificar a massa de efluente filtrada pelo Geotube presente na
empresa, foram feitos cinco testes com um mini-geotube, fornecido pelo mesmo fabricante do
Geotube do processo, ou seja, com o mesmo material, porém com um tamanho menor em
relação ao do processo, sendo 55 cm de largura por 55 cm de altura.
Os testes no mini - geotube foram feitos com aproximadamente 1 hora de ensaio
utilizando 20 L da amostra de efluente coletado próximo ao gradeamento. No fim dos testes,
foram coletados os líquidos clarificados, seus respectivos volumes em outros recipientes e
ainda, feita a quantificação da massa filtrada pelo Geotube por meio de uma balança analítica.
19
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 DESCRIÇÃO DO PROJETO
Partindo do objetivo deste projeto, o qual se refere a propor uma otimização para o
tratamento de efluente da Recicladora da empresa M&G, levou-se em consideração a água de
lavagem das garrafas PET no início do processo. Para facilitar o entendimento e construção
do processo, é mostrado no diagrama de blocos da Figura 4, as etapas que compõem o
processo de tratamento de efluentes hoje na Recicladora da empresa M&G, partindo do
efluente gerado nas lavagens das garrafas PET até chegar ao tratamento biológico.
Figura 4 – Diagrama de blocos do processo de tratamento de efluentes da Recicladora da
M&G Fibras Brasil.
Fonte: Dos Autores (2015).
Contudo, propõe-se a reorganização das operações presentes no tratamento de efluente
atual, inserindo, principalmente, as etapas de sedimentação e blocos drenantes, como na
Figura 5.
20
Figura 5 - Diagrama de Blocos do Processo.
Fonte: Dos Autores (2015).
4.1.1 Tratamento preliminar
Primeiramente, os lotes de garrafas PET da empresa são encaminhados para um
tanque onde recebem água, detergente, soda cáustica, meio filtrante (farinha), agente
umectante e antiespumante para a remoção de sujeiras e resíduos indesejáveis na produção de
Flak. A água proveniente dessa lavagem seguirá para o tratamento preliminar, composto de
um gradeamento estático autolimpante, no qual ficarão retidos sólidos grosseiros como
tampas, rótulos, pedras e outros materiais que tenham diâmetros maiores que a abertura da
grade. Os sólidos grosseiros retidos serão escovados e transportados através de um sistema de
arraste acoplado ao equipamento e, ainda serão depositados em uma caixa de contenção para
posterior descarte.
4.1.2 Tratamento primário
21
O efluente resultante do tratamento preliminar segue, através de tubulações, para o
tratamento primário constituído por um tanque sedimentador. Neste caso, não haverá a
necessidade de bombas para encaminhar o efluente, pois sugere-se que o sedimentador seja
localizado em um nível abaixo do tratamento preliminar. Assim, o efluente escoará através da
tubulação por força da gravidade. O tanque sedimentador será do tipo contínuo convencional
com área circular, o qual dispõe de três dutos: alimentação do efluente, retirada do clarificado
e do lodo.
Após o clarificado sair pelo ducto (Overflow), entrará em uma caixa de contenção a
fim de ser bombeado para o tanque de equalização, utilizando uma bomba do tipo centrífuga.
No tanque de equalização ocorre a correção de pH através da dosagem de ácido sulfúrico. Em
seguida, o clarificado é bombeado para o Geotube, utilizando uma bomba do tipo parafuso.
Na tubulação, haverá antes e depois de cada uma das bombas uma válvula do tipo esfera a fim
de garantir segurança ao sistema e possíveis paradas para manutenção.
O ducto de retirada do lodo (Underflow) será controlado por uma válvula manual
esfera, a qual irá direcionar o descarte para um tanque de deposição de areia constituído por
blocos drenantes. Os blocos drenantes filtram a água constituinte do lodo através dos poros e
retém sobre o piso apenas os sólidos resultantes do processo. Assim, a água filtrada pelos
blocos será direcionada a caixa de coleta, localizada a um nível inferior ao tanque de
deposição de areia e posteriormente, bombeada retornando para o tanque de sedimentação,
utilizando uma bomba do tipo pneumática seguida por uma válvula de ar.
Os sólidos retidos no piso dos blocos drenantes serão desidratados e se acumularão até
atingir a capacidade do tanque ou de acordo com a programação da empresa para retirada
desses sólidos. Os sólidos poderão ser retirados utilizando raspagem manual ou máquinas no
interior do tanque e encaminhados para destino adequado.
4.2 BALANÇO DE MASSA
Para realizar o balanço de massa no tanque sedimentador e no tanque de blocos
drenantes utilizou-se os dados obtidos nos testes de sedimentação correspondentes a maior
concentração de partículas na alimentação e no espessado, 60830g/m³ e 325111,11g/m³,
respectivamente. O volume de lodo apresentado foi de 0,38L com uma massa total de 375g,
sendo 121,6g a massa de partículas sedimentáveis e 253,3g de água. Assim foi possível
22
realizar o balanço de massa no sedimentador e no tanque de retenção de areia. Os dados
obtidos no balanço de massa seguem na Tabela 2.
Tabela 2 - Dados obtidos no balanço de massa.
Correntes Massa (g)
Alimentação de efluente 2037,4
Clarificado 1662,4
Lodo 375,0
Água filtrada pelos blocos drenantes 253,3
Areia 121,6
Fonte: Dos Autores (2015).
Os balanços de massa parcial e global, em gramas, realizados para as etapas de
sedimentação e retenção de areia através dos dados dos testes de sedimentação em batelada
são mostrados na Figura 6.
Figura 6 - Balanço de massa no sedimentador e tanque de blocos drenantes, em gramas. Fonte: Dos Autores (2015).
94,04%
5,96%
100,00%
23
Admitindo a vazão de 3,5m³/h, sendo a vazão média apresentada pela recicladora, foi
possível realizar o balanço de massa para um sistema contínuo nas etapas de sedimentação e
retenção de areia em kg/h, considerando uma porcentagem em volume e massa de lodo na
alimentação do efluente de 18,8% e 18,4%, respectivamente. Os balanços parcial e global são
mostrados na Figura 7.
Figura 7 - Balanço de massa no sedimentador e tanque de blocos drenantes, em kg/h. Fonte: Dos Autores (2015).
4.3 DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS
4.3.1 Gradeamento
Visando a otimização do processo do tratamento preliminar de efluentes da
Recicladora da empresa M&G, realizou-se a reformulação do sistema de gradeamento para tal
processo. Assim, foi necessário observar e analisar durante 2 horas, o tipo e tamanho de
material que, atualmente, a grade está retendo e o que está deixando atravessá-la. Dessa
maneira, obtiveram-se dados a fim de propor um novo projeto de gradeamento para o
processo.
100,00% 94,04%
5,96%
24
Analisando o gradeamento da empresa M&G conclui-se que o sistema é, em geral,
eficiente, ou seja, atende à demanda de produção, de acordo com as especificações dos
efluentes e da vazão operada. Porém, consegue-se aumentar a eficiência apenas modificando
o layout da grade presente, hoje, na empresa. A sugestão, baseada no acompanhamento da
operação, consiste em duplicar o tamanho da grade e da vassoura de limpeza automática, a
qual apresenta atualmente, 84 cm de comprimento da vassoura, 1,07 m e 73 cm de
comprimento e altura da grade. No projeto proposto, as novas dimensões da grade seriam de
168 cm de comprimento da vassoura, 2,14 m de comprimento da grade e 73 cm de altura,
mantendo a altura com o valor inicial.
No sistema atual o efluente é introduzido de maneira perpendicular ao comprimento da
grade e concorrente a vassoura de limpeza automática. Este projeto propõe, além da
duplicação do comprimento da grade e da vassoura de limpeza, a entrada do efluente
acompanhando o comprimento da grade e a vassoura em movimento perpendicular ao
efluente, devido ao aumento do tempo de residência do efluente, conforme as Figuras 8 e 9, a
seguir.
Figura 8 - Gradeamento atual. Fonte: Adaptado de Gomes (2013).
Figura 9 - Gradeamento redimensionado. Fonte: Adaptado de Gomes (2013).
Entrada de
efluentes
ANTES
Entrada de
efluentes
DEPOIS
25
4.3.2 Sedimentador
Para encontrar a área do tanque sedimentador necessária para sedimentar os sólidos,
primeiramente foram realizados testes de proveta com o efluente que sai do tanque de
lavagem das garrafas PET na recicladora. Pelos ensaios obteve-se uma média da concentração
de partículas sedimentáveis presentes no efluente. Para isso, houve a necessidade de realizar
quinze ensaios devido a grande variação da concentração de sólidos sedimentáveis neste
efluente, variando de acordo com o tipo e origem do lote de garrafas PET.
Após realizar os testes em cinco dias diferentes, obteve-se os volumes e as massas de
lodo e também, a massa das partículas sedimentáveis para cada ensaio. Para a melhor
visualização dos cálculos e interpretação dos resultados, optou-se por trabalhar com os dados
dos ensaios que obtiveram maior e menor volume de lodo e consequentemente de massa das
partículas sedimentáveis, e também, com a média desses valores. Assim, foi possível
encontrar a concentração de partículas na alimentação e no espessado, que se mostrou no
geral, próximas. Tal relação está apresentada na Tabela 3.
Tabela 3 - Massas e concentrações das partículas e massas de lodo.
Dados Maior Volume Menor Volume Média
Massa de lodo (g) 375,00 180,40 277,77
Massa de partículas (g) 121,66 58,52 90,09
Concentração de partículas na
alimentação (g/m³)
60.830,00 29.260,00 42.350,00
Concentração de partículas no espessado
(g/m³)
325.111,11 323.477,80 324.869,66
Fonte: Dos Autores (2015).
Com os dados dos ensaios de proveta também foi possível plotar os gráficos da altura
da interface, z, pelo tempo, t, e obter as curvas de sedimentação referentes aos ensaios que
apresentaram maior e menor concentração e também, a concentração média de partículas
sedimentáveis. Conforme mostram Figuras 10, 11 e 12.
26
Figura 10 - Gráfico da altura, z, em função do tempo, t, para a menor concentração de partículas.
Fonte: Dos Autores (2015).
Figura 11 - Gráfico da altura, z, em função do tempo, t, para a maior concentração de partículas.
Fonte: Dos Autores (2015).
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
Alt
ura
da
inte
rfac
e, z
(cm
)
Tempo (min)
Z versus t Menor concentração de partículas
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Alt
ura
da
inte
rfac
e, z
(cm
)
Tempo (min)
Z versus t Maior concentração de partículas
27
Figura 12 - Gráfico da altura, z, em função do tempo, t, para a concentração média de partículas.
Fonte: Dos Autores (2015).
O calculado para os três casos, utilizando a Equação 2, foi de = 7,89cm,
3,78cm e 5,67 cm para a maior concentração de partículas, menor e média, respectivamente.
Ao plotar a curva de sedimentação z versus t encontrou-se as equações exponenciais
sendo e R² = 0,9007 para a curva de maior concentração de
partículas, e R² = 0,9174 para a curva de menor concentração de
partículas e e R² = 0,9046 para a curva de concentração média.
Através dessas equações encontrou-se isolando-o, como foi mostrado na Equação 4.
Após obter esses valores, utilizando a Equação 1 e considerando = 0,42m,
encontrou-se vários valores referente a área do sedimentador, A, variando a vazão de
alimentação, Q. Essa relação é mostrada no gráfico da Figura 13. Considerando a área do
sedimentador contínuo convencional sendo A = , obteve-se valores para o diâmetro
do sedimentador, D, variando também a vazão, Q, como mostra também a Figura 14.
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
Alt
ura
da
inte
rfac
e, z
(cm
)
Tempo (min)
Z versus t Concentração de partículas média
28
Figura 13 - Gráfico da vazão versus área do sedimentador.
Fonte: Dos Autores (2015).
Figura 14 - Gráfico da vazão versus diâmetro do sedimentador.
Fonte: Dos Autores (2015).
A altura de um sedimentador convencional contínuo é dividida em três partes, ,
e e a altura pode variar entre 0,45m e 0,75m. Para determinar a altura do
sedimentador, primeiramente obteve-se o valor de utilizando as curvas z versus t das
Figuras 10, 11 e 12, e também através da relação contida na Figura 2. Assim, utilizando a
Equação 5 obteve-se as alturas e os valores encontrados foram de 0,12m, 0,05m e 0,09m
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6 7
Áre
a, A
(m
²)
Vazão, Q (m³/h)
Vazão versus Área
Menor concentração
Maior concentração
Concentração média
0,75
0,95
1,15
1,35
1,55
1,75
1,95
2,15
2,35
2,55
2,75
0 1 2 3 4 5 6 7
Diâ
me
tro
, D (
m)
Vazão, Q (m³/h)
Vazão versus Diâmetro
Menor concentração
Maior concentração
Concentração média
29
para as concentrações de partículas sedimentáveis maior, menor e média, respectivamente. A
altura foi calculada utilizando a Equação 6 e variando o diâmetro. A altura total H, foi
obtida utilizando a relação da Equação 7. Assim, foi possível realizar um comparativo,
graficamente, da altura total H para diferentes diâmetros e concentrações, considerando o
valor de máximo, 0,75m. Essas comparações são mostradas na Figura 15.
Figura 15 - Gráfico do diâmetro versus altura do sedimentador.
Fonte: Dos Autores (2015).
O ângulo de inclinação da base do sedimentador necessário para garantir que as
partículas sólidas não se sedimentem antes de atingir a saída para o tanque de blocos
drenantes, foi obtido utilizando ensaios de ângulo de repouso das partículas nos mesmos
testes de sedimentação. Assim, a média do ângulo foi de 39º.
A caixa de coleta de clarificado que acompanha o sedimentador foi estimada, através
dos dados de balanço de massa e da vazão média operada pela empresa de 3,5 m³/h. A
dimensão calculada garante que o clarificado não transborde da caixa até ser bombeado para o
tanque de equalização. Assim, a dimensão encontrada para o tanque de coleta foi de 2,5m³ de
volume, sendo 2,25m² de área e 1,1m de altura.
4.3.3 Caixa de deposição de areia ou blocos drenantes
0,8
0,9
1
1,1
0,5 1 1,5 2 2,5 3
Alt
ura
, H (
m)
Diâmetro, D (m)
D versus H - H1 = 0,75
Maior concentração
Menor concentração
Concentração média
30
A caixa de retenção de areia construída de blocos drenantes foi dimensionada
utilizando os dados dos testes de sedimentação realizados. Fixou-se uma altura da caixa de
0,5m, ou seja, quando as partículas sólidas atingirem essa altura máxima da caixa, deve-se
realizar a remoção dessas partículas a fim de destiná-las a um local apropriado. Assim,
conhecendo-se a porcentagem de volume de partículas na vazão de alimentação, através do
balanço de massa no sedimentador e na caixa de retenção de areia, obtém-se o respectivo
volume de partículas para uma determinada vazão. Considerando a maior concentração de
partículas sedimentáveis apresentada nos testes, foi possível estimar a área da caixa de
retenção para diferentes vazões de alimentação no sedimentador, em m³/dia. Foi possível
também realizar um comparativo do tamanho necessário da área para uma determinada
quantidade de dias de acúmulo de partículas na caixa, como mostra a Figura 16.
Figura 16 - Gráfico da área da caixa de areia em função da vazão do tanque de retenção de areia.
Fonte: Dos Autores (2015).
A caixa de coleta que acompanha a caixa de retenção de areia foi estimada de acordo
com a vazão de água que sai dos blocos drenantes, sendo esta 212,9 kg/h e, posteriormente,
retorna ao tanque sedimentador. Portanto, levando-se em conta essa vazão de água, tem-se
que a caixa de coleta terá 2,25 m³ de volume, sendo 2,25 m² de área e 1m de altura.
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100 120
Are
a (m
²)
Q (m³/dia)
Área versus Vazão maior concentração de partículas
1 dia5 dias10 dias15 dias
31
4.3.4 Tubulações
Para encontrar o diâmetro das tubulações do sistema utilizou-se a relação da Equação
8. Esse projeto é constituído pela tubulação 1, de alimentação do efluente no tanque
sedimentador, pela tubulação 2, de saída do clarificado do sedimentador para o tanque de
equalização e pela tubulação 3, para a corrente de água filtrada pelos blocos drenantes que
retorna para o sedimentado. Assim, através dos dados do balanço de massa e considerando a
velocidade do fluido de 3m/s, os valores encontrados foram de 2 polegadas para a tubulação
1, 2 polegadas para a tubulação 2 e 1 polegada para a tubulação 3.
4.4 DESCRITIVO DO FUNCIONAMENTO DAS MALHAS DE CONTROLE
4.4.1 Malha de controle de válvulas
O sistema de controle de volume do sedimentador será composto por cinco válvulas
esfera de três polegadas, com o objetivo de atender à demanda de operação de efluente sem
entupimento e sem grande esforço de manuseio para a operação, e ainda uma válvula de ar
entre o tanque de coleta de água e o tanque sedimentador. O princípio de funcionamento da
válvula esfera consiste na passagem do fluido no momento de total abertura da válvula e
alinhamento com a tubulação, caso contrário a abertura fica perpendicular ao sentido do fluxo,
ou seja, fechada. A vantagem em se utilizar tal válvula está na sua agilidade de operação, por
exemplo, caso precise de um rápido bloqueio essa válvula tem a condição de responder
rapidamente ao sistema. E ainda, mesmo trabalhando em altas vazões e pressões, a perda de
carga é quase desprezível.
Anteriormente e posteriormente às bombas especificadas no projeto haverá válvulas de
controle de vazão das respectivas correntes, estas serão do mesmo tipo da válvula de controle
do sedimentador.
32
4.4.2 Malha de controle de bombas
O sistema será composto por uma bomba centrífuga, por uma pneumática, a primeira
localizada em paralelo ao sedimentador com a finalidade de bombear o efluente para o
Geotube. A segunda bomba estará localizada após a caixa de descarte e bombeará o efluente
residual dos blocos drenantes novamente para o sedimentador, a fim de sedimentar a maior
quantidade de sólidos possíveis para serem tratados pelos blocos drenantes, destinando apenas
o líquido clarificado para o Geotube, otimizando, assim, sua vida útil. As bombas utilizadas
são as já instaladas no processo da fábrica, com a mesma função. Porém, o líquido bombeado
por elas seria mais clarificado, reduzindo a possibilidade de entupimento e corrosão. Como a
operação já está treinada a trabalhar no manual, considera-se que o controle, portanto, será
manual.
4.5 ESPECIFICAÇÃO DO EFLUENTE, CLARIFICADO E DESCARTES
Por meio do desenvolvimento do projeto, considerando cada etapa do processo, é
possível realizar uma descrição das características físicas do efluente oriundo da lavagem das
garrafas PETs e dos sólidos grosseiros retidos no gradeamento. Também é possível descrever
o líquido clarificado bombeado para o Geotube e o espessado no fundo do tanque
sedimentador, ambos resultantes do processo de sedimentação e por fim, o lodo retido no
tanque de blocos drenantes. Tais descrições seguem na Tabela 4.
Tabela 4 - Características dos compostos presentes no processo.
Identificação Composição
Efluente – lavagem das garrafas PETs.
Água, rótulos, tampas, pedras, areia, pedaços pequenos
de garrafa PET, produtos para lavagem (NaOH, meio
filtrante (farinha), detergente, agente umectante,
antiespumante) e sólidos diluídos.
Sólidos grosseiros – retidos no
gradeamento.
Tampas, rótulos, pedras e demais sólidos com um
diâmetro maior que a abertura da grade.
(Continua)
33
Identificação Composição
Clarificado – processo de sedimentação. Água, NaOH, detergente, agente umectante,
antiespumante, sólidos diluídos.
Espessado – processo de sedimentação. Água, areia, meio filtrante (farinha) e alguns outros
sólidos suspensos sedimentáveis.
Lodo seco – tanque de blocos drenantes. Basicamente areia, meio filtrante (farinha) e alguns
outros sólidos sedimentáveis.
Fonte: Dos Autores (2015).
4.6 LISTA DE EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS
O processo proposto para o tratamento de efluentes da Recicladora é constituído pelos
seguintes equipamentos primários: gradeamento, tanque sedimentador e tanque de deposição
de areia e, pelos equipamentos secundários: bombas, válvulas e manômetros. Na Tabela 5
estão especificadas as quantidades e descrições de cada equipamento.
Tabela 5 - Especificações dos equipamentos do processo.
Equipamentos Quantidade Descrição
Gradeamento
1 Dimensão: 168cm de comprimento da vassoura, 214cm e
73cm de comprimento e altura da grade, respectivamente.
Sedimentador
1
Tipo: Sedimentador convencional contínuo de aço carbono;
Volume útil para uma vazão máxima de 7 m³/h: 5,85 m³;
Volume útil para uma vazão média de 3,5 m³/h: 2,76 m³.
Tanque de
deposição de
areia
1
Material: Blocos drenantes;
Volume para uma vazão máxima de 22,56 m³/dia de lodo:
73,18 m³ para um período de 10 dias de acúmulo;
Volume para uma vazão média de 15,79 m³/dia de lodo: 51,22
m³ para um período de 10 dias de acúmulo.
Tanque de coleta
de clarificado
1 Material: concreto;
Volume: 2,5m³; Área: 2,25m²; Altura: 1,1m.
(continua)
(Conclusão)
34
Equipamentos Quantidade Descrição
Tanque de coleta
de água
1 Material: concreto;
Volume: 1m³; Área: 1m²; Altura:1m.
Bomba
Centrífuga
1
Altura manométrica máxima (mca): 20;
Vazão de bomba mínima m³/h: 0,3;
Vazão de bomba máxima m³/h: 7,7;
Bomba
Pneumática
1
Pressão máxima: 8,62bar;
Vazão de bomba mínima m³/h: 0,06;
Vazão de bomba máxima m³/h: 1,56.
Válvula de Ar 1 Para utilização na bomba pneumática.
Válvula Esfera 5 Funcionamento: manual;
Pressão mínima: 1,6Mpa e Pressão máxima:4Mpa.
Manômetro de
Pressão
2 Medidor de pressão analógico.
Fonte: Dos Autores (2015).
4.7 FLUXOGRAMA DE ENGENHARIA - P&ID
Após definir todos os equipamentos para compor o projeto, foi possível construir o
Fluxograma de Engenharia (P&ID), especificando os equipamentos, válvulas, instrumentos e
diâmetros das tubulações para as respectivas correntes, destacando em vermelho as etapas
propostas nesse projeto, como é mostrado na Figura 17. As demais etapas contidas no P&ID
já se encontram instaladas e em operação na empresa.
(Conclusão)
35
Figura 17 - Fluxograma de Engenharia do processo – P&ID.
Fonte: Dos Autores (2015).
4.8 EFICIÊNCIA DO PROJETO
Através dos dados obtidos nos testes de proveta e do Geotube, obteve-se a eficiência
do projeto proposto. Primeiramente, foram coletados, no mesmo instante, duas amostras de
efluente na saída do gradeamento utilizado pela empresa. Com a primeira amostra, de 20L,
realizou-se o teste do Geotube, o qual reteve em uma hora de teste, 2200g de partículas
sólidas. Com a segunda amostra, 2L, realizou-se o teste de proveta, o qual reteve em 30
36
minutos 100,1g de partículas sólidas sedimentáveis. Considerando a relação da massa retida
pelo Geotube para 20L de efluente, a massa total retida pelo sedimentador deveria ser de 220g
para atingir 100% de eficiência. Como o teste mostrou que o sedimentador reteve 100,1g de
partículas sólidas, a eficiência deste processo se mostrou de 45,5%. Ou seja, 45,5% das
partículas que seguiriam pelo processo ficarão retidas no tanque sedimentador aumentando o
tempo de vida útil do Geotube. O que em comparação com a literatura, a maior eficiência
provável seria de 40%.
4.9 RELATÓRIO DE REVISÃO DE RISCOS DO PROCESSO (RRP) UTILIZANDO
WHAT IF
O relatório de revisão de riscos (RRP) é uma ferramenta utilizada em projetos
conceituais e básicos, cujo objetivo é um levantamento de possíveis riscos durante a execução
do projeto. Este levantamento engloba não só riscos de falha do projeto, mas também riscos
de segurança, condições de trabalho do operador, entre outros. Para o levantamento de riscos
é usado What if, que consiste em uma série de questionamentos sobre a possível falha durante
a implementação do projeto e suas respectivas tratativas (LODI, 2014).
A Tabela 6 a seguir apresenta a análise What if do processo.
Tabela 6 - What if.
What if
Identificação do sistema: Sistema de tratamento de efluentes na M&G
Subsistema: Avaliação do processo
Responsáveis: Maquely Vicente e Michelli Brito
Data: 09/10/2015
E SE? Resposta dos responsáveis
Faltar energia elétrica O sistema não terá problemas de descontrole
Entupimento da válvula do
sedimentador Há uma tubulação de ladrão para a caixa de sedimentação
Manutenção na bomba de
clarificado
Há outra bomba em paralelo para ser acionada, caso ocorra
algum problema.
Fonte: Dos Autores (2015).
37
4.10 SUGESTÕES FUTURAS
A fim de enriquecer esse projeto fazendo com que apresente um detalhamento maior
do processo, seria necessário realizar um estudo mais aprofundado da caracterização do
efluente, do processo e dos custos. Um dos testes propostos para a caracterização do efluente
e tipos de sólidos retidos pelo Geotube seria realizar testes com o mini Geotube utilizando
apenas o efluente clarificado, resultante de um processo de sedimentação. Assim, seria
possível analisar o tipo de sólidos retidos por sedimentação e o tipo de sólidos retidos pelo
Geotube e assim, encontrar qual seria o aumento da vida útil do Geotube, comprovando a
viabilidade técnica do sistema.
Para comprovar a eficiência do processo levando-se em consideração a viabilidade
econômica, seria necessária uma avaliação dos custos para implantação das novas etapas
propostas neste processo e também, estimar o retorno financeiro do investimento inicial e
custos operacionais para esse novo sistema de tratamento de efluentes na Recicladora da
empresa M&G.
38
5 CONCLUSÃO
O projeto conceitual e básico do sistema de tratamento de efluentes líquidos da
recicladora da empresa M&G, teve como objetivo otimizar o processo atual através da
inserção de novas etapas, consistindo no gradeamento e sedimentação para o tratamento
preliminar e primário, respectivamente. A princípio, desenvolveu-se teoricamente as técnicas
propostas, buscando referências na literatura. Após construir as bases para o desenvolvimento
do projeto, foram realizados, com o efluente, testes de proveta e com o Geotube em campo.
Durante esse período, foram obtidos os dados necessários para projetar e dimensionar o novo
processo de tratamento de efluente e também, coletados os dados fornecidos pela empresa
M&G. Assim, pode-se aplicar ao projeto algumas das diversas ferramentas da Engenharia
Química como o dimensionamento de equipamentos, balanço de massa, fluxogramas de
processo como o PFD e o P&ID e, cálculo da eficiência do processo.
A partir dos dados obtidos nos testes pode-se observar que a etapa de sedimentação se
mostrou ser eficiente para o cenário em questão, apresentando boa sedimentação das
partículas sólidas presentes no efluente, em que 45,5 % dessas partículas que seriam
destinadas para o Geotube, ficarão retidas no tanque de sedimentação. Também, foi possível
dimensionar o tanque sedimentador, a caixa de retenção de areia construída de blocos
drenantes, a caixa de coleta da água filtrada pelos blocos e também, a caixa de coleta do
clarificado que sai do sedimentador. O sistema de gradeamento mostrou-se eficiente de
acordo com a demanda da produção, no entanto, essa eficiência pode ser aumentada com a
modificação do layout da grade desse sistema.
No desenvolvimento do projeto realizou-se uma estimativa de custos para implantação
do novo processo, uma análise de riscos através do What if e verificação das limitações deste
projeto. Assim, o custo de implantação do processo foi estimado em aproximadamente R$
40.000,00 reais, visto que a maioria dos equipamentos, acessórios como bombas, válvulas e
tubulações já são estruturados na empresa e seriam reaproveitados. Dessa maneira, foram
usados, ao máximo, os recursos disponíveis na proposta deste projeto.
Ao longo do projeto algumas limitações foram encontradas, como a indisponibilidade
de informações específicas necessárias. A solução encontrada para eliminar essa limitação foi
fazer as próprias medidas na empresa, e as medições que não foram possíveis realizou-se a
método de estimativas baseada na média informada pela empresa.
39
REFERÊNCIAS
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METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales. Mc.Graw-Hill. 1995.
40
MÜLLER, R. M. Avaliação de Transmissão de Esforços em Pavimentos Intertravados de
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