Um modelo para tratamento ZLD de purga de torres de resfriamento - mesmo as grandes

Abastecimentos de água preciosos são facilmente contaminados com água salgada, mas a remoção do sal não. Conforme mostrado na Figura 1, o sal vem de diversas fontes. Compreender a fonte em uma bacia hidrográfica prepara o terreno para o gerenciamento da salinidade. Muitas vezes existem melhores práticas de gestão que podem reduzir a carga de sal, pelo que a intensidade do tratamento pode ser reduzida.

1. Carregamento de sal na bacia hidrográfica. Cortesia: Garver EUA

As torres de resfriamento (CTs) de usinas de energia às vezes são um importante contribuinte de sal para as bacias hidrográficas devido à purga de CT. Muitos sistemas de resfriamento industriais e comerciais utilizam TCs evaporativos, especialmente em regiões áridas onde o resfriamento evaporativo tem a maior eficiência de resfriamento e o abastecimento de água é escasso. De acordo com o Estudo de Salinidade Central do Arizona, pesquisas realizadas pelo Departamento de Conservação de Água da cidade de Phoenix indicam que os fabricantes usam entre 25% e 50% do seu uso total de água para resfriamento.

As torres de resfriamento normalmente operam entre três e quatro ciclos de concentração (COC), que é quantas vezes a água pode ser reciclada antes de causar problemas operacionais de incrustação. Conseqüentemente, a concentração total de sólidos dissolvidos (TDS) que entra no esgoto a partir da purga é três a quatro vezes maior do que o nível de salinidade da água da fonte.

Vendo o quão crítico é o gerenciamento da purga de CT para a saúde das bacias hidrográficas, especialmente na era da reutilização indireta e direta de água potável, Garver viu isso como uma oportunidade de pesquisa perfeita. Em 2019, o escritório de Garver em Denver propôs a pesquisa de um trem de processo inovador para recuperar a purga salina de CTs comerciais e industriais sob o financiamento de pesquisa de dessalinização Pitch-to-Pilot (P2P) do Bureau of Reclamation dos EUA (BOR).

Garver foi uma das sete equipes que receberam parte da doação P2P de US$ 1,5 milhão em novembro de 2019, destinada a pesquisar tecnologias disruptivas de dessalinização que consumissem menos energia do que o oferecido no mercado na época. Garver se uniu a diversas entidades que desempenharam um papel significativo no sucesso do projeto, como o Red Rocks Community College (RRCC), o Dr. Mike Mickley e outros parceiros do setor. Coletivamente, esses parceiros doaram mais de US$ 480.000 em equipamentos, instrumentação e mão de obra em espécie neste projeto de pesquisa de US$ 200.000.

Os testes piloto foram concluídos no final de novembro de 2021, e um projeto de relatório foi emitido ao BOR em junho de 2022. Atualmente, o relatório ainda está em fase de revisão; no entanto, o trailer P2P opera em análise de modo de falha (FMA) há mais de 1,5 anos. Os resultados do FMA serão apresentados no final deste artigo.

Garver propôs pesquisar um trem de processo de tratamento de concentrado de eletrocoagulação (EC), clarificação (CLAR), microfiltração (MF), osmose reversa (RO) de 1,5 galão por minuto com eletrodestilação assistida a vácuo (VAED) para recuperar a purga salina do CT em uma configuração de descarga zero de líquido (ZLD), evitando que águas residuais de alta salinidade entrem no galpão de esgoto. A Figura 2 mostra um esquema de fluxo de processo do trem de tratamento e como ele foi integrado ao sistema CT existente.

2. Diagrama de fluxo do processo de Garver para o sistema testado no Red Rocks Community College (RRCC) em Lakewood, Colorado. Nota: NaOCl = hipoclorito de sódio, EC = eletrocoagulação, CLAR = clarificação, MF = microfiltração, RO = osmose reversa, VAED = eletrodestilação assistida a vácuo, O/F = overflow, M = medidor, ETAR = águas residuais estação de tratamento, UF = ultrafiltração e TDS = sólidos totais dissolvidos. Cortesia: Garver EUA

A qualidade da água do permeado e do destilado tratados foi analisada para determinar se ela poderia ser reaproveitada para água de diluição de reposição CT para equilibrar a química da água. A pasta salina do sistema VAED foi avaliada para verificar se era pura o suficiente para ser usada como matéria-prima para geração de hipoclorito de sódio no local para uso no CT e promover uma economia circular.

O objetivo deste projeto era provar que um sistema de tratamento de concentrado EC/CLAR/MF/RO com VAED poderia ser eficaz no tratamento de purga de CT comercial com alto TDS do sistema de resfriamento evaporativo de 600 toneladas localizado no edifício principal do campus da RRCC em Lakewood, Colorado. O RRCC CT operou em três a quatro ciclos de concentração.