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Problemas e potencial de estruvita em processos de digestão anaeróbia

 

 

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O que é digestão anaeróbica?

A Digestão Anaeróbia (DA) é uma tecnologia usada nos setores municipal e industrial como meio de processamento de biossólidos e resíduos. Ela produz gás metano, que normalmente é usado como combustível para Calor e Energia Combinados (CHP) na geração de eletricidade. Em sistemas municipais, que tendem a ter uma concentração mais alta de amônia e fosfatos em comparação com biossólidos industriais, uma indesejável incrustação através da formação de cristais de estruvita, pode causar problemas no processo. A incrustação de estruvita é mais provável de ocorrer através do processamento do digerido, que é um resíduo biossólido de lodo rico em nutrientes após o processo de digestão.

O que é estruvita?

A estruvita é formada quando o magnésio, amônio e fosfato reagem para produzir um sólido cristalino (MgNH4PO4.6H2O). Esta combinação é bastante insolúvel e nas condições corretas formam-se os cristais, o que é conhecido como supersaturação. Normalmente, esses cristais são vistos na forma de incrustações difíceis de remover que são depositadas em tubos, bombas, trocadores de calor e centrífugas e podem causar paralisação do processo para remoção física, bem como aumento nos custos de manutenção associados – OPEX.

A estruvita é normalmente formada em torno da parte de desidratação do processo onde o digerido é desidratado. Para que a estruvita se forme, três fatores-chave são necessários; a presença de fosfato de magnésio e amônia na proporção molar de 1: 1: 1, pH maior que 7,5 (faixa ótima, 7,5 e 9) e temperatura entre 10-40oC. Se a fração líquida de uma centrífuga for usada como exemplo, pode-se ver por que e como a estruvita tem o potencial de causar problemas no processo.

A turbulência causada pela centrífuga e o bombeamento subsequente podem fazer com que o dióxido de carbono seja removido da água residual, resultando na elevação do pH. Com muitos processos de DA operando em torno de 30-40oC com pHs controlados de 6,5 a 7,5, pode-se ver porque a estruvita é facilmente precipitada quando a mistura, o bombeamento e o processamento ocorrem como parte do processo de desidratação.

Controle de estruvita – Químicos

A estruvita pode ser controlada interrompendo a proporção de fosfato, amônio e magnésio. Isso pode ser abordado por meio da adição de produtos químicos para remover o fosfato da equação e, assim, reduzir a propensão para a formação de estruvita. Normalmente, essa abordagem é obtida por meio da dosagem de sais metálicos, como férrico e alumínio. Essa abordagem tem um requisito de CAPEX relativamente baixo, porém com custos de OPEX contínuos e significativos. Esses produtos químicos formam um complexo estável com o fosfato, reduzindo a concentração de fosfato na solução e limitando o potencial de ocorrência de condições de supersaturação. Produtos químicos como o cloreto férrico são muito corrosivos, aumentam o teor de cloreto do centrado / filtrado e produzem um grande volume de lodo inorgânico. Este método de controle torna a recuperação de fosfato quase impossível, pois é irreversivelmente ligado à adição à base de metal. O descarte adequado do lodo também é necessário e um custo adicional considerável.


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Controle de estruvita – colheita

Colher ou gerenciar a precipitação de estruvita também é uma opção para ajudar a reduzir o impacto da deposição de estruvita indesejada nos ativos e, ao fazer isso, ter o benefício de produzir um fertilizante rico em fosfato comercialmente viável. Em vez de prevenir a precipitação de estruvita, isso pode ser alcançado promovendo ativamente a formação de cristais de estruvita de uma maneira controlada. Essencialmente, a formação dos cristais de estruvita podem ser gerados em um reator, garantindo que os parâmetros-chave de formação para a supersaturação sejam alcançados. Neste caso, o magnésio é tipicamente o limitante e, portanto, é adicionado para atingir a proporção de 1: 1: 1. Através dessa abordagem, a estruvita é precipitada de uma maneira controlada antes que possa causar quaisquer problemas de incrustação ou deposição de ativos. Além disso, o sólido rico em nutrientes tem o potencial de se tornar um fluxo de receita com um produto de valor agregado adequado para uso no processo de produção de fertilizantes. Esta opção tem um requisito de CAPEX inicial com baixos custos contínuos de OPEX com potencial para compensar através da receita gerada.

Permitir que a estruvita se deposite ou não ser capaz de controlá-la de forma adequada tem implicações de custo significativas se a remoção física for necessária. Ter de interromper o tratamento de lodos para a remoção física não é o ideal e, em alguns casos, nem sempre é possível. Essa opção tem potencial para altos custos de CAPEX devido ao impacto da deposição sobre os ativos, bem como custos de OPEX significativos na forma de manutenção e mão de obra.

O potencial para estruvita

A estruvita pode ser um produto indesejado, caro e difícil de controlar em um processo de DA, mas também pode ser gerenciado, controlado e aproveitado para produzir um produto comercialmente viável. A remoção adicional de fosfato do processo geral de tratamento é um benefício adicional, reduzindo as cargas de volta para a planta, bem como contribuindo para o cumprimento no que se refere aos limites de fósforo no ponto de descarte.

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Sobre a Veolia

O grupo Veolia é a referência mundial em gestão otimizada dos recursos. Presente nos cinco continentes com quase 179000 assalariados, o Grupo concebe e implementa soluções para a gestão da água, dos resíduos e da energia, que fomentam o desenvolvimento sustentável das cidades e das indústrias. Com suas três atividades complementares, Veolia contribui ao desenvolvimento do acesso aos recursos, à preservação e renovação dos recursos disponíveis.
Em 2019, o grupo Veolia trouxe água potável para 98 milhões de habitantes e saneamento para 67 milhões, produziu cerca de 45 milhões de megawatt/hora e valorizou 50 milhões de toneladas de resíduos. Veolia Environnement (Paris Euronext : VIE) realizou em 2019 um faturamento consolidado de 27,189 bilhões de euros. www.veolia.com


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