As instalações de geração de energia podem manter a qualidade de sua água de resfriamento utilizando tecnologia de ultrassom de baixa potência para evitar a floração de algas.
Tanques e canais de resfriamento são uma maneira eficaz de rejeitar o calor residual das instalações de geração de energia, mas não estão isentos de desafios. A floração de algas pode interromper o funcionamento dos tanques e de toda a instalação, mas existem soluções disponíveis para controlar as algas, o que, por sua vez, podem reduzir os níveis de pH, turbidez e demanda biológica de oxigênio (DBO).
Os tanques de resfriamento são conhecidas por sua baixa taxa de evaporação, pois transferem principalmente calor residual para a atmosfera através da convecção. Isto ajuda a minimizar o consumo de água pela planta. Além disso, considera-se que os tanques de resfriamento têm um impacto ambiental menor em comparação com os sistemas de resfriamento direto.
A fonte de água para tanques de resfriamento pode variar de acordo com a instalação, muitas vezes incluindo água do rio ou efluentes de esgoto tratados. Impurezas, como altos níveis de sólidos dissolvidos, são removidas pela descarga de uma porção da água, conhecida como purga. O mesmo volume mais perda por evaporação é então levado de volta, referido como reposição. Organizações como a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) estabelecem limitações de efluentes para proteger os padrões de qualidade da água recebida. Esses limites geralmente são específicos do local.
Parâmetros como pH, DBO, níveis de nutrientes (nitrogênio e fósforo) e turbidez estão frequentemente sujeitos a limites de permissão. Quando esses limites são atingidos, as instalações podem ser obrigadas a interromper a descarga para evitar violações de permissão. No entanto, isso pode exacerbar os problemas nos tanques e afetar negativamente o desempenho e a vida útil do condensador, causando aumento da formação de incrustações.
Causas do aumento do pH, DBO, nutrientes e turbidez
A degradação da qualidade da água em tanques de resfriamento que leva a um excesso de pH, turbidez e nutrientes pode ser causada por vários fatores, como a qualidade da água da fonte e o uso de produtos químicos. Quando o efluente de esgoto tratado é usado, a água já contém altos níveis de nutrientes e níveis aumentados de pH e turbidez. Os produtos químicos adicionados à água para evitar a incrustações, corrosão e crescimento microbiano também podem afetar negativamente a qualidade da água, aumentando o pH e adicionando fósforo.
Os tanques de resfriamento são rasos, de fluxo lento e têm temperaturas elevadas, que, juntamente com o excesso de níveis de nutrientes, criam um ambiente ideal para o crescimento de algas. As algas removem o CO2 da água através da fotossíntese, aumentando o pH. A floração de algas também aumenta os SST e a DBO na água. Quando essas florações causam violações de permissão de descarga, a limpeza da planta é suspensa, agravando o problema.
As algas são um grupo diversificado de organismos que podem ser classificados em diferentes reinos. Algumas, como os eucarióticas, têm células semelhantes às plantas, enquanto outras, como os procarióticas, são classificadas como bactérias. Estas algas procarióticas, também conhecidas como algas verde-azuladas ou cianobactérias, podem causar problemas significativos de toxicidade, sabor e o odor da água. Elas podem levar a várias doenças, como irritação da pele, paralisia e até mesmo casos suspeitos de câncer de fígado. Todos os anos, muitos lagos em todo o mundo são forçados a fechar para uso recreativo devido ao crescimento de algas verde-azuladas. Os governos devem alocar orçamentos substanciais para medidas de limpeza. Somente nos EUA, estima-se que as florações de algas nocivas (FANs) de água doce custem 4 bilhões de dólares por ano.
Soluções de floração de algas para água de resfriamento
Prevenir a floração de algas é crucial para evitar exceder os limites de descarga e introduzir potenciais toxinas na água receptora. A remoção de aditivos contendo fósforo usados em processos de tratamento pode ajudar, mas nem sempre está claro quanto da carga de nutrientes vem desses produtos químicos. Além disso, a água de origem usada para reposição pode introduzir nutrientes e levar à proliferação de algas. Outros métodos para controlar a floração de algas incluem o uso de aditivos como sulfato de alumínio ou metais que se ligam ao fósforo, mas estes só são eficazes se cargas externas de fósforo não forem introduzidas. Algicidas como o sulfato de cobre podem controlar o crescimento de algas diretamente, mas a dosagem frequente é necessária devido à introdução contínua de água de reposição. Estes produtos químicos também podem prejudicar organismos não alvos, como peixes e zooplâncton, se a água for descarregada.
O ultrassom é um método comumente usado em outras aplicações, como reservatórios de água potável e lagos recreativos para controlar algas. Ele usa mecanismos ultrassônicos de baixa potência que não fazem com que as células de algas se lisem e não prejudiquem os organismos multicelulares. Funciona fixando células de algas na coluna de água, impedindo-as de absorver a luz solar na superfície e, assim, impedindo a floração. A LG Sonic realizou mais de 10 anos de pesquisas sobre o controle ultrassônico de algas e seu efeito em tipos específicos de algas em diferentes tipos de corpos d’água e variações na qualidade da água. Eles criaram um banco de dados de parâmetros ultrassônicos ideais para diferentes espécies de algas e características de qualidade da água e o atualizam continuamente para evitar a resistência. O sistema MPC-Buoy monitora, analisa e prevê automaticamente a presença de algas no corpo d’água e ajusta os parâmetros ultrassônicos de acordo.