Gestão da água numa unidade de produção de PVC

Abstract

O setor industrial é atualmente um dos maiores consumidores de água a nível mundial. A recuperação e reutilização dessa utilidade é imperativa de modo a aumentar a eficiência global do processo e garantir a diminuição do volume de efluentes a tratar e as descargas para o meio ambiente. A presente dissertação foi elaborada no âmbito de um estágio protocolado com a empresa CIRES, Lda., cuja atividade industrial consiste na produção de poli(cloreto de vinilo), vulgo PVC, em suspensão e em emulsão, e teve por objetivo o estudo detalhado dos processos de produção de PVC visando a otimização do consumo de água nomeadamente através do aumento da taxa de reciclagem no processo recorrendo, se necessário, à introdução de etapas de tratamento de correntes a reutilizar/reciclar. De modo a atingir os objetivos propostos, procedeu-se à compilação e sistematização de dados acumulados do ano de 2017, nomeadamente caudais, composições, temperaturas e demais informação necessária para a realização de balanços materiais. Estes valores (aliados à caracterização pontual de correntes pertinentes realizado à priori por uma empresa subcontratada) permitiu a análise detalhada da situação atual da empresa e a proposta de três cenários distintos de possível integração mássica, envolvendo ou não a introdução de etapas de tratamento intermédio. Em concreto, por ordem crescente de complexidade, o “cenário 0” que contempla a criação de uma nova utilidade pela combinação de correntes com carga salina considerável, mas carga orgânica reduzida, para posterior integração mássica direta em diferentes aplicações; o “cenário 1” que contempla a recolha e combinação de parte do efluente não tratado, já com carga orgânica e salina consideráveis, para posterior tratamento e integração; por fim, o “cenário 2” que contempla o tratamento e posterior integração mássica de todo o efluente aquoso produzido na instalação, efluente este com carga orgânica substancialmente mais elevada. As opções de tratamento analisadas para os cenários 1 e 2 incluíram processos de decantação, filtração multimédia, oxidação, ultrafiltração, adsorção com carvão ativado e osmose inversa. Em termos de potencial poupança anual, associado ao consumo de água fresca e ao tratamento de efluentes, concluiu-se que o cenário 0 traduz a menor poupança (aproximadamente 74.500€), seguido pelo cenário 1 (aproximadamente 250.000€) e por último o cenário 2 (aproximadamente 500.000€) relativamente ao cenário atual de produção. Todos os cenários propostos levam a uma redução do consumo de água fresca comparativamente à situação atual de consumo, mediante o aumento da taxa de reciclagem processual, verificando-se um aumento progressivo deste parâmetro entre cenários 0, 1 e 2, respetivamente

Currently, the industrial sector is one of the largest consumers of water in the world. The recovery and reuse of this utility is imperative to increase global process profitability as well as to ensure the decrease of the total volume of emissions to the environment. This dissertation was conducted at CIRES, Lda. whose industrial activity consists on the production of both suspension and emulsion poly(vinyl chloride), PVC, with the objective of performing a detailed study of the PVC production processes and, later, propose water consumption optimization methods targeting its reduction through higher reutilization and recycling rates. In order to meet the set objectives, first some accumulated data for 2017, namely mass flows, compositions, temperatures and any other data deemed necessary, was compiled and organized to solve mass balances and ascertain mass flows of certain streams. These values, associated with the punctual characterization of streams by a sub-contracted firm, allowed for a detailed analysis of the company’s current situation and the proposal of three separate scenarios of mass integration, both with and without previous treatment. A scenario 0, contemplates the establishment of a new utility, resulting from the blend of streams with considerable saline content but reduced organic content, for later direct integration in several different applications. A scenario 1, contemplates the recovery and blend of streams with considerable saline and organic content, for later treatment and integration. At last, a scenario 2 regards the treatment and later mass integration of all the aqueous effluent produced in the factory, with considerably higher organic content. The selected treatment plan for scenarios 1 and 2, includes operations such as decantation, multimedia filtration, oxidation, ultrafiltration, adsorption with activated carbon and reverse osmosis. For demonstrative purposes, a pre-dimensioning of the treatment plan was conducted. In terms of yearly potential savings, it was determined that scenario 0 translates into the smallest savings (approximately 74,500€), followed by scenario 1 (approximately 250,000€) and lastly scenario 2 (approximately 500,000€). All the proposed scenarios lead to a reduction in fresh water consumption in comparison with the current consumption situation, through an increase in the process recycling. This parameter’s increase is evident from scenario 0 to scenario 1 to scenario 2, respectively