Testes de águas residuais a serem realizados antes da seleção de um sistema PWR

Escolher um sistema de recuperação de água de processo (PWR) antes que a água de alimentação tenha sido devidamente testada transforma a seleção de equipamentos em uma questão de adivinhação. A combinação de módulos, a estratégia de dosagem e o escopo do tratamento de lodo dependem, todos, do que a água realmente contém e de como essa composição varia ao longo dos turnos e das condições operacionais; portanto, o plano de testes que o comprador realiza antes de definir as especificações determina se as propostas recebidas são, de fato, comparáveis.

Definir as condições de produção que as amostras devem representar

Uma amostra de água só é útil na medida em que representa as condições de produção. Se uma fábrica coletar uma única amostra pontual durante uma operação estável e a enviar a um laboratório, o resultado descreve apenas aquele momento e nada mais. A alimentação que um sistema PWR deve processar ao longo de sua vida útil inclui as variações introduzidas por trocas de turno, mudanças de produto, operações de limpeza, paradas e partidas, além de quaisquer fluxos recirculados que retornem ao mesmo circuito que o sistema tratará.

Cada uma dessas condições altera a água de uma maneira diferente. Uma troca de turno pode alterar a composição dos materiais que entram no processo. Uma troca de produto pode introduzir uma distribuição granulométrica diferente, um aditivo químico diferente ou uma carga de sólidos diferente daquela da operação anterior. Um processo de limpeza pode liberar sólidos acumulados ou produtos químicos de limpeza no circuito de água em um jato repentino, em vez de um fluxo constante. Uma parada ou partida pode produzir água que difere das condições de estado estacionário em ambos os lados desse evento. Uma corrente recirculada transporta tudo o que a etapa de tratamento a montante deixou na água; portanto, ela pode concentrar certas características que uma amostra de passagem única deixaria de detectar completamente.

A consequência para plano de amostragem é direto: se o plano de amostragem capturar apenas uma dessas condições, os dados resultantes descreverão apenas essa condição, e qualquer configuração do PWR elaborada a partir dela será dimensionada e dosada para uma alimentação que pode não refletir o que realmente chega ao sistema ao longo de um ciclo operacional completo. Quando uma usina opera com produção relativamente uniforme e poucos circuitos de recirculação, uma janela de amostragem mais restrita ainda pode capturar a variação relevante. Quando a produção inclui vários tipos de produtos, ciclos de limpeza programados ou água que já está sendo recirculada por parte do circuito existente, o plano de amostragem precisa ter cobertura temporal suficiente para capturar como cada uma dessas condições altera a alimentação.

Antes de definir um sistema, a equipe do projeto deve confirmar quais dessas condições existem no local, quais se repetem em um intervalo que permita planejar a amostragem e quais são irregulares o suficiente para que o plano de amostragem exija uma estratégia específica para capturá-las quando ocorrerem.

Planejar pontos de amostragem ao longo do circuito hidráulico existente

O local do circuito onde a amostra é coletada determina o significado dessa amostra. Uma amostra coletada no ponto em que a água sai pela primeira vez do processo de produção descreve as características da água bruta de alimentação. Uma amostra coletada após qualquer pré-tratamento, decantação ou reciclagem parcial existente descreve uma corrente diferente, que já foi alterada por qualquer tratamento ou mistura que ocorra a montante desse ponto. Uma amostra coletada no local onde a água recuperada seria reintroduzida descreve a meta de reutilização, e não a água de alimentação.

Essa distinção é importante porque uma proposta de PWR deve ser elaborada com base em uma tarefa definida: tratar um fluxo específico, até uma condição específica, para entrega em um ponto específico do circuito. Se os pontos de amostragem não forem mapeados em relação ao trajeto existente das águas residuais, um fornecedor que analise os dados não poderá saber se um determinado resultado descreve a água que seu sistema realmente receberia, água que já passou por alguma outra etapa ou água proveniente de um ramal totalmente diferente do circuito.

O mapeamento do circuito existente também revela interfaces que afetam a configuração. Se a água proveniente de mais de uma fonte convergir antes de chegar ao ponto onde um sistema PWR seria instalado, cada fonte contribuinte pode precisar de seu próprio ponto de amostragem para que a alimentação combinada possa ser compreendida, em vez de apenas presumida. Se parte do circuito já recircular água por meio de uma etapa de pré-tratamento existente, as amostras coletadas antes e depois dessa etapa descrevem problemas de projeto diferentes, e misturá-las pode levar ao dimensionamento de um módulo para uma condição que ele, na verdade, não encontrará.

O plano de amostragem também deve identificar para onde a água recuperada deve retornar. O fato de esse ponto ser a mesma etapa do processo de onde a água veio, uma etapa diferente com requisitos de qualidade distintos ou um uso não relacionado ao processo dentro das instalações altera a meta de reutilização para a qual todo o sistema foi projetado. Mapear esse percurso antes do início da amostragem, em vez de depois que os resultados estiverem disponíveis, permite que a equipe do projeto associe cada amostra a uma posição conhecida no circuito e evite a coleta de dados que não possam ser vinculados a uma decisão definida.

Meça o pH e os sólidos em suspensão utilizando métodos adequados

O pH e os sólidos em suspensão são duas das características mais básicas a serem medidas nas águas residuais, mas o valor de qualquer um desses resultados depende do uso de um método adequado à medição e da interpretação do resultado como uma condição medida, e não como um limite pré-definido.

O pH indica o grau de acidez ou alcalinidade da água no momento da coleta da amostra. ISO 10523:2008, Qualidade da água — Determinação do pH, estabelece um método para medir o pH na água, incluindo águas residuais em seu escopo. A medição do pH é útil porque pode influenciar o comportamento químico nas etapas posteriores do tratamento, incluindo o desempenho da dosagem de produtos químicos e a forma como os sólidos se depositam ou se aglutinam. No entanto, um único valor de pH, por si só, não define qual taxa de dosagem um sistema deve utilizar nem quais condições de reutilização a água deve atender. O pH varia de acordo com as mesmas condições de produção descritas anteriormente; portanto, um resultado de pH coletado em um determinado momento representa apenas aquele instante, e a equipe do projeto deve saber se o pH permanece estável entre turnos e produtos ou se varia o suficiente para influenciar o projeto de dosagem.

Os sólidos em suspensão referem-se ao material particulado transportado pela água, e ISO 11923:1997, Qualidade da água — Determinação de sólidos em suspensão, fornece um método baseado na filtração por meio de filtros de fibra de vidro, sujeito às interferências identificadas pelo próprio método. Um resultado de sólidos em suspensão informa à equipe do projeto a quantidade de material particulado que uma amostra continha no momento do teste. Por si só, ele não determina como um trem de tratamento completo se comportará, pois os sólidos em suspensão medidos em uma amostra de laboratório não refletem como esses sólidos se comportarão em um volume maior, por um período mais longo ou nas etapas de manuseio que um sistema PWR aplica a eles.

A implicação prática é que ambas as medições precisam ser realizadas em amostras que representem as condições estabelecidas anteriormente, e os valores resultantes devem ser fornecidos ao fornecedor como características medidas da alimentação, e não como uma especificação que o sistema deve garantir. Um único resultado de pH ou de sólidos em suspensão, obtido sob uma única condição, fornece menos informações ao fornecedor do que um conjunto de resultados obtidos em todas as condições que se espera que variem, pois o fornecedor precisa compreender a faixa de variação que o sistema enfrentará, e não apenas um ponto específico dentro dela.

Caracterizar a areia, a sedimentação, o lodo e a variabilidade química

Além do pH e dos sólidos em suspensão, várias outras características determinam como um sistema PWR deve ser configurado, e cada uma delas descreve um comportamento físico diferente da água.

O termo “grãos” refere-se a partículas maiores e mais densas que se comportam de maneira diferente dos sólidos finos em suspensão. Onde determinação Quando está presente em quantidades significativas, o areia pode afetar bombas, equipamentos de dosagem e componentes de filtração de maneira diferente dos sólidos finos, pois tende a se depositar, desgastar superfícies ou se acumular em locais pelos quais os sólidos finos passariam. Caracterizar a areia separadamente dos sólidos em suspensão é importante porque uma configuração de tratamento baseada apenas em dados de sólidos finos pode não levar em conta um material que se comporta de maneira diferente do ponto de vista físico.

A sedimentabilidade descreve a facilidade com que os sólidos presentes na água se separam por ação da gravidade, com o passar do tempo. Duas amostras com valores idênticos de sólidos em suspensão podem sedimentar em ritmos diferentes se o tamanho das partículas, a densidade ou as características químicas associadas forem diferentes entre elas. O comportamento de sedimentação afeta o dimensionamento e o desempenho de uma etapa de clarificação; portanto, observar a sedimentação diretamente, em vez de inferi-la apenas a partir do valor de sólidos em suspensão, fornece à equipe do projeto informações que o teste de sólidos em suspensão não oferece.

O comportamento do lodo descreve como os sólidos que foram separados se comportam posteriormente, incluindo se o material resultante é denso ou diluído e como ele responde ao equipamento destinado a concentrá-lo ou desaguá-lo. Esse comportamento depende das mesmas características a montante; portanto, documentá-lo como parte do programa de testes vincula a caracterização da alimentação à tarefa de manuseio a jusante, em vez de deixar que essa conexão seja descoberta posteriormente.

Os fatores químicos que podem afetar a clarificação ou o manuseio incluem quaisquer constituintes dissolvidos ou em suspensão — além do pH — que influenciem a forma como os sólidos se agregam, o desempenho dos produtos químicos dosados ou o comportamento do lodo resultante. Quando tais fatores químicos estiverem presentes e forem variáveis, a equipe do projeto deve documentá-los juntamente com as medições físicas, pois uma etapa de clarificação ou dosagem ajustada para uma determinada condição química pode não apresentar o mesmo desempenho sob uma condição diferente. Cada uma dessas características deve ser documentada como informação de base para o projeto, em vez de ser deixada como uma suposição inferida apenas a partir dos sólidos em suspensão ou do pH.

Associar cada resultado de teste a uma decisão do módulo PWR

A razão para realizar esses testes antes de selecionar um sistema é que cada resultado, uma vez coletado, corresponde a uma decisão de configuração específica, em vez de servir de base para uma única especificação genérica.

A variação observada entre turnos, produtos, operações de limpeza, paradas e fluxos recirculados define a amplitude das condições de alimentação que um Sistema Modular de Reciclagem de Água PWR que a proposta deve abordar. Sem esse intervalo, um fornecedor que analise o projeto só poderá dimensionar uma configuração com base na única condição que os dados por acaso representam, o que pode não refletir o fluxo que o sistema realmente receberá após a instalação.

Nos casos em que foi constatada a presença de areia, essa constatação indica se um Remoção de grãos de partículas grandes Essa etapa faz parte do escopo proposto, com o objetivo de proteger as bombas a jusante, os equipamentos de dosagem e os sistemas de filtragem contra os efeitos físicos causados pelos grãos de areia. Os resultados relativos aos grãos de areia constituem uma parte da caracterização geral da alimentação, não uma base isolada para o projeto completo do sistema; portanto, devem ser analisados em conjunto com as demais características, e não isoladamente.

Os resultados do pH e os fatores químicos que afetam a clarificação ou o manuseio determinam o papel que um Sistema inteligente de dosagem de produtos químicos PAM/PAC esteja dentro do escopo proposto. Como o pH é uma variável de processo medida, e não uma regra fixa de dosagem, a configuração de dosagem proposta por um fornecedor deve ser analisada em relação à faixa real de pH e às características químicas observadas, e não em relação a um único valor hipotético.

Os resultados relativos aos sólidos em suspensão, as observações sobre a capacidade de sedimentação e o comportamento do lodo, em conjunto, definem a tarefa de clarificação e tratamento de lodo que a proposta deve abranger. A medição dos sólidos em suspensão, por si só, descreve a carga de partículas no momento da amostragem; ela não determina o que um fluxo de tratamento projetado com base nesse valor irá alcançar; portanto, a sedimentação e o comportamento do lodo precisam ser analisados em conjunto com ela antes que o escopo da clarificação e do tratamento seja definido.

Quando a matéria-prima apresenta variação limitada e comportamento simples de sólidos, um conjunto de módulos mais restrito pode ser adequado para a tarefa definida. Quando a matéria-prima varia substancialmente entre as condições testadas e inclui areia, composição química variável e lodo que se comporta de maneira diferente dependendo das condições a montante, a proposta requer um escopo mais amplo, a ser analisado em relação a cada uma dessas constatações individualmente, em vez de apenas em relação aos sólidos em suspensão.

Dados de alimentação de pacotes e metas de reutilização para análise do fornecedor

Uma vez concluídos os testes descritos acima, o valor desse trabalho depende de como ele é apresentado às partes que irão propor uma configuração. Um fornecedor que analisa um projeto só poderá alinhar o escopo proposto com as informações fornecidas se os dados apresentados distinguirem as condições medidas das conclusões que essas medições corroboram ou não.

O pacote deve identificar as condições operacionais abrangidas pelo plano de amostragem, para que o revisor possa verificar quais turnos, produtos, operações de limpeza, paradas e fluxos recirculados estão representados nos dados e quais, se houver, permanecem sem caracterização. Deve incluir os resultados de pH e sólidos em suspensão, juntamente com os métodos utilizados para obtê-los e os limites desses métodos, de modo que os dados medidos da alimentação sejam mantidos separados de qualquer conclusão sobre dosagem, reutilização ou tratamento que ainda não tenha sido estabelecida. Deve incluir as observações sobre areia, sedimentabilidade, comportamento do lodo e composição química que definem as questões de clarificação e manuseio que a proposta precisa abordar. Deve mapear o circuito hídrico existente, incluindo os pontos de amostragem utilizados e o trajeto atual das águas residuais, para que cada módulo proposto possa ser posicionado em um local conhecido nesse circuito, em vez de se basear em suposições. Além disso, deve indicar o ponto de reutilização pretendido e a meta de reutilização que a água recuperada deve atingir, de modo que o escopo proposto esteja vinculado a uma tarefa definida, e não a uma melhoria geral.

Essa é a etapa em que as informações do projeto reunidas pelo cliente são inseridas no sistema da PORVOO revisão da configuração e da cotação: os dados de alimentação, o mapa do circuito e o objetivo de reutilização, em conjunto, fornecem ao revisor informações suficientes para comparar os módulos propostos com as condições reais do local, em vez de com uma especificação genérica. Quando o pacote enviado deixa uma condição sem resposta, como um fluxo recirculado que não foi amostrado ou uma meta de reutilização que não foi definida, essa lacuna deve ser resolvida antes que a revisão prossiga, pois uma configuração proposta com base em dados de alimentação incompletos transfere a mesma incerteza para a seleção de equipamentos que ela deveria apoiar.

Perguntas frequentes

Q: Como posso saber se as amostras de efluentes são suficientemente representativas para a seleção do PWR?
A: Verifique se o plano de amostragem abrange as mudanças operacionais mais suscetíveis de alterar a ração, incluindo turnos, produtos, operações de limpeza, paradas e fluxos recirculados. Registre quais condições cada amostra representa para que os licitantes possam verificar se variações importantes foram capturadas; os pontos de amostragem, a frequência, a conservação e os requisitos laboratoriais continuam sendo específicos para cada projeto.

Q: Os resultados de pH e sólidos em suspensão são suficientes para definir o escopo do sistema PWR?
A: Não. Utilize-os em conjunto com observações sobre a granulometria, a sedimentabilidade, o comportamento do lodo e os parâmetros químicos que possam afetar a clarificação ou o manuseio; em seguida, relacione o conjunto completo de resultados ao fluxo existente de águas residuais e ao ponto de reutilização pretendido.

Q: A utilização de um método de referência para o pH ou para sólidos em suspensão comprova que a água atende aos requisitos de reutilização ou descarga?
A: Não. O método permite uma medição definida, mas não estabelece um limite de reutilização ou de descarga, uma conclusão jurídica, uma regra de dosagem nem uma garantia de tratamento. Compare o resultado com a exigência específica do projeto que se aplica ao ponto de reutilização pretendido ou ao trajeto das águas residuais.

Q: Quais informações cada licitante deve receber para que as propostas da PWR possam ser comparadas em igualdade de condições?
A: Forneça a cada licitante as condições operacionais abrangidas pelas amostras, os pontos de amostragem, o trajeto atual das águas residuais, os resultados de pH e sólidos em suspensão com os métodos utilizados, as observações sobre sólidos e manuseio, bem como o ponto de reutilização pretendido e a meta. Solicite a cada licitante que vincule cada módulo proposto a uma tarefa definida dentro desse panorama geral do projeto.

Q: Como os resultados relativos à granulometria, ao pH, à composição química e aos sólidos devem influenciar a seleção do módulo?
A: Trate-as como questões de escopo, em vez de escolhas automáticas de módulos. Utilize os resultados relativos à granulometria para avaliar se é necessária uma tarefa específica de remoção de partículas grandes; o pH e os parâmetros químicos relevantes para analisar o papel da dosagem inteligente de produtos químicos; e os sólidos em suspensão, a capacidade de sedimentação e o comportamento do lodo para definir as necessidades de clarificação e tratamento de lodo.