Desafio
Uma fábrica de alimentos nos Estados Unidos pré-tratava seus efluentes com neutralização de pH seguida de flotação por ar dissolvido (DAF) antes da descarga em uma estação municipal de recuperação de água Com o tempo limitado do operador disponível, a empresa encomendou uma nova estação de tratamento de efluentes com um sistema de alimentação química que incorpora um coagulante e um agente de floculação Veolia sob controle automático em fluxo. Isso foi feito sabendo que o fluxo de efluentes era altamente variável. No entanto, gradualmente tornou-se aparente que as cargas de sólidos suspensos/turbidez e demanda biológica de oxigênio (BOD5) eram independentemente variáveis, de modo que a demanda química variou independentemente do fluxo.
A variação dificultou o controle químico e, embora a qualidade do efluente tenha permanecido dentro dos limites de descarga acordados, os custos do tratamento aumentaram significativamente. Isso ocorreu principalmente porque o operador, que era designado apenas em tempo parcial para a estação de efluentes, achou mais eficaz definir a dosagem para as turbidez de afluentes mais altas esperadas a cada dia e deixá-la naquele ajuste por longos períodos. Assim, a superdosagem era comum. Foi solicitado à Veolia que sugerisse melhorias para reduzir os custos do tratamento químico.
Solução
A Veolia e o pessoal de engenharia da fábrica decidiram avaliar o uso do monitoramento de turbidez em tempo real e aplicar o controle de dosagem coagulante com base nesses dados. Embora essa estratégia já fora utilizada anteriormente no modo de realimentação para ajustar dosagens, ela pode ficar defasada entre a dosagem e a demanda devido ao tempo de retenção do equipamento.
O novo analisador de turbidez foi instalado no tanque de neutralização antes do DAF, no modo de controle feed-forward, para minimizar o atraso de resposta. Todos os dados foram integrados ao sistema de gestão de desempenho de ativos (APM) InSight da Veolia para visibilidade on-line em tempo real para a fábrica e o pessoal da Veolia.
O representante técnico da Veolia conduziu uma série de testes de frascos de campo para desenvolver a relação entre a turbidez do afluente e a demanda de coagulante KlarAid*. Essa relação foi usada para programar o algoritmo de controle do controlador PaceSetter* Platinum da Veolia.
O analisador de turbidez foi usado para registrar os dados de referência por seis meses. O controlador foi então colocado em "automático" para uma fase piloto nos três meses seguintes.
Resultado
Os sistemas de dosagem e monitoramento foram instalados em janeiro, enquanto o controle automatizado foi ativado em junho daquele ano. As linhas verdes pontilhadas mostram a taxa média de uso para os dois períodos:
- Janeiro a junho (sem automação) – dosagem coagulante proporcional à vazão, sem ajuste, com base na turbidez do afluente
- Junho a outubro (com automação) – dosagem automatizada de coagulante com base na turbidez e fluxo de afluentes on-line.
A Figura 1 mostra que o uso médio do coagulante KlarAid antes da automação era de 36 gpd, que diminuiu para 20 gpd após a implementação. Isso representa uma redução de 44,4% no uso e, consequentemente, nos custos do tratamento.
A qualidade da água dos efluentes também teve que ser avaliada para determinar o benefício da automação. O principal indicador de desempenho da usina foi o BOD de efluentes. O acordo com o município limitou a quantidade diária de BOD (libras por dia), com uma sobretaxa acordada relacionada a excedentes. A Veolia rastreava rotineiramente a BOD dos efluentes como um indicador de BOD, com base em uma relação previamente determinada. A Figura 2 compara os dois períodos do experimento e mostra que a BOD média na descarga não se alterou significativamente (cerca de 0,1% de diferença). Concluiu-se que a redução do uso de coagulantes não teve impacto adverso na qualidade dos efluentes e, portanto, na sobretaxa de BOD.
A solução de automação abrangente fornecida pela Veolia proporcionou uma economia química anual de mais de US$ 100.000, sem perda de desempenho na qualidade do tratamento de efluentes. O sistema de gerenciamento de desempenho de ativos baseado na nuvem InSight permitiu o monitoramento do sistema em todos os momentos, aumentando a confiabilidade da operação.
Esse pacote de automação agora está disponível como uma solução pronta para uso conhecida como TrueSense* para efluentes, que inclui um analisador de turbidez, controlador e acesso remoto à plataforma de gerenciamento de dados InSight.
