Esgotamento Sanitário

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1 IV Seminário Internacional de Engenharia de Saúde Pública - 18 a 22 de Março de 2013 Belo Horizonte Minas Gerais - Esgotamento Sanitário Avanços e dificuldades na elaboração de projetos de esgotamento sanitário Carlos Augusto de Lemos Chernicharo Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Universidade Federal de Carlos Minas Augusto Gerais de Lemos Chernicharo

2 Sumário Algumas aplicações da tecnologia anaeróbia em escala plena Dificuldades na elaboração de projetos de esgotamento sanitário Avanços na elaboração de projetos de esgotamento sanitário Síntese da apresentação

3 Algumas aplicações da tecnologia anaeróbia em escala plena

4 ETE Atuba Sul Localização: Curitiba Configuração: reatores UASB + FAD População projeto: hab. Vazão projeto: L/s

5 ETE Piracicamirim Localização: Piracicaba Configuração: reatores UASB + LA População projeto: hab. Vazão projeto: 100 L/s

6 ETE Piçarrão Localização: Campinas Configuração: reatores UASB + LA População projeto: hab. Vazão projeto: 560 L/s

7 ETE Laboreaux Localização: Itabira Configuração: reatores UASB + FBP População projeto: hab. Vazão projeto: 120 L/s (1 a etapa)

8 ETE Onça Localização: Belo Horizonte Configuração: reatores UASB + FBP População projeto: 1 milhão hab. Vazão projeto: 1,8 m 3 /s(1 a etapa)

9 ETE Onça

10 Dificuldades na elaboração de projetos de esgotamento sanitário

11 Dificuldades na elaboração de projetos 1. Objetivos a serem alcançados x Concepção do sistema de esgotamento sanitário Objetivos a serem alcançados com o sistema nem sempre bem definidos Quando definidos, nem sempre a concepção do sistema possibilita alcançá-los Objetivos e concepção adequados, mas deficiências de projeto, construção, operação e manutenção não possibilitam o alcance dos objetivos

12 Dificuldades na elaboração de projetos 2. Projetos devem contemplar todo o sistema e não suas partes individualmente: 1 Peças sanitárias (usuário do sistema) 2 Ligações prediais 3 Rede coletora (e órgãos acessórios) 4 Interceptores e emissários 5 Estações elevatórias 6 Tratamento e disposição final

13 Dificuldades na elaboração de projetos 3. Projetos devem considerar o antes e o depois. Etapas sequenciais igualmente importantes: 1 Estudo de concepção 2 Projeto básico 3 Projeto executivo (incl. especificações) 4 Construção 5 Operação e manutenção 6 Monitoramento

14 Dificuldades na elaboração de projetos 4. Projeto do sistema de coleta, interceptação e bombeamento muitas vezes independente do projeto do sistema de tratamento. Exemplos de problemas que podem ocorrer: Escassez ou excesso de vazão chegando às ETEs Problemas nas estações elevatórias Problemas no tratamento preliminar Paralisação dos distribuidores rotativos (caso FBP) Redução da produção de biogás

15 Dificuldades na elaboração de projetos Projeto de elevatórias de esgoto não compatíveis com os critérios de dimensionamento hidráulico dos reatores anaeróbios (UASB) Reatores operando com vazão nula ou com vazão acima da máxima (Q bomba ) Problemas com concentração excessiva do lodo ou de perda excessiva de sólidos no efluente Necessidade de um mínimo de 2 bombas (+1) ou motores com inversores de frequência

16 Dificuldades na elaboração de projetos Projeto inadequado do sistema de tratamento preliminar não possibilita adequado funcionamento dos reatores biológicos, particularmente dos reatores UASB Remoção deficiente de areia nos desarenadores pode provocar entrada excessiva desse material no interior dos reatores (criação de zonas mortas, danos a peças e equipamentos) Remoção deficiente de sólidos pode provocar entupimentos excessivos no sistema de distribuição de vazão Aumento da produção de lodo e escuma, além de maior dificuldade no gerenciamento desses subprodutos do tratamento

17 Dificuldades na elaboração de projetos 5. Projeto das estações de tratamento ainda prioriza a fase líquida, com pouca atenção dispensada às fases sólida e gasosa. Alguns resultados: Diversas estações de tratamento com problemas de gerenciamento do lodo e da escuma, com impactos diretos sobre a qualidade do efluente e das unidades subsequentes Diversas estações de tratamento com problemas de corrosão e de emissão de odores Importância de se considerar nos projetos dispositivos para o correto gerenciamento do lodo, da escuma e das emissões gasosas.

18 Outras dificuldades associadas 6. Ausência de política de saneamento por duas décadas: Desmobilização de equipes de projeto e de consultoria Poucos profissionais de grande experiência atuando nas empresas Significativo número de projetos deficientes Análise e acompanhamento dos projetos pelos contratantes é usualmente precária Projetos deficientes são licitados e construídos

19 Outras dificuldades associadas 7. Relação não cooperativa das equipes de projeto e de operação: Projetos deficientes resultam em dificuldades operacionais (ex.: remoção de escuma) Problemas (e soluções) operacionais não são repassados às equipes de projeto Resultado: mantém-se o distanciamento entre projeto e operação e os erros continuam sendo repetidos

20 Avanços na elaboração de projetos de esgotamento sanitário

21 Avanços na concepção das novas ETEs 1. Projeto integrado das fases líquida, sólida e gasosa: Definição criteriosa da forma de tratamento e de destinação final do lodo Desidratação mecanizada x desidratação natural Estabelecimento de protocolo para gerenciamento do lodo Destinação final do lodo: agricultura, recuperação áreas degradadas, aproveitamento energético, aterro

22 Avanços na concepção e no projeto de novas ETEs Previsão de dispositivo para remoção de escuma do interior dos separadores trifásicos Estabelecimento de protocolo para gerenciamento da escuma Destinação final da escuma: aproveitamento energético, aterro

23 Avanços na concepção das novas ETEs Projeto de controle de odores como parte integrante do projeto hidráulico da estação Definição do regime de escoamento de forma a favorecer a manutenção ou a liberação dos gases dissolvidos (regime laminar x regime turbulento) Em locais em que ocorre o regime turbulento, confinar o ambiente, fazer a exaustão dos gases e enviar para unidade de tratamento (ex. biofiltros)

24 Avanços na concepção das novas ETEs

25 Avanços na concepção das novas ETEs 2. Avanços no projeto de reatores UASB: - Escuma - Controle emissões gasosas - Melhoria do tratamento preliminar Pré-tratamento e elevatória chegada Reator Biogás e Gás residual Efluente líquido Lodo - Controle emissões gasosas - Recuperação de energia - Controle emissões gasosas - Remoção de nitrogênio - Higienização - Recuperação de energia

26 Dispostivo para remoção hidrostática da escuma

27 Representação esquemática das unidades utilizadas no gerenciamento da escuma Water Seal H ws =10 cm Scum weir H ws Scum drain Flare H esc = 3cm H = 17cm Drying bed Scum line Gas line Manhole UASB Reactor H gl Flame Arrestor Tank

28 Escuma no interior do separador trifásico Antes do descarte Após o descarte

29 Procedimento para remoção de escuma Testes Preliminares (uma única válvula na linha de escuma) Testes definitivos (uma válvula para cada separador trifásico)

30 Testes preliminares do dispositivo de remoção de escuma: peneira estática e leito de secagem

31 Escuma grosseira etida na peneira estática

32 Escuma fluida levada ao leito de secagem

33 Videos remoção de escuma

34 Avanços na concepção das novas ETEs 3. Alguns cuidados de projeto e de construção Empoçamento sobre a laje: danos ao revestimento interno Vazamento de gás em inserts no concreto

35 Avanços na concepção das novas ETEs 3. Alguns cuidados de projeto e de construção Fixação de canaleta de coleta do efluente Fixação de canaleta de coleta de escuma

36 Avanços na concepção das novas ETEs 3. Alguns cuidados de projeto e de construção Pontos de amostragem de lodo Pontos de amostragem da fase líquida

37 Avanços na concepção das novas ETEs 3. Alguns cuidados de projeto e de construção Corrosão na linha de gás Uso de medidores de biogás apropriados

38 Avanços na concepção das novas ETEs 3. Alguns cuidados de projeto e de construção Meio suporte de FBP Necessidade de especificação rigorosa e fiscalização efetiva

39 Síntese da apresentação

40 Síntese da apresentação Objetivos a serem alcançados e concepção do sistema de tratamento inseridos no contexto da bacia hidrográfica Projetos devem contemplar todo o sistema e não suas partes individualmente. Projeto e operação integrados Observar as etapas sequenciais: concepção, projeto, construção, operação & manutenção, monitoramento e retroalimentação do sistema

41 Síntese da apresentação Preocupação com aspectos críticos do sistema de coleta, interceptação e bombeamento que podem interferir de maneira marcante com o projeto das estações de tratamento Importância de se considerar nos projetos dispositivos para o correto gerenciamento do lodo, da escuma e das emissões gasosas Necessidade de análise e acompanhamento criterioso dos projetos por parte dos contratantes (check list dos pontos críticos a serem observados) Necessidade de integração do projeto e da operação

42 Obrigado pela atenção

43 Vazão média diária (L/s) Hidrograma das vazões médias diárias afluentes à ETE Dias operacionais (dias) Vazão média afluente

44 Estimativas das perdas de metano, de acordo com diferentes cenários Utilizada na redução de sulfato 7% Perda como metano na fase gasosa 3% Conversão em biomassa 13% DQO solúvel no efluente 40% Utilizada na redução de sulfato 5% Perda como metano na fase gasosa 3% Conversão em biomassa 14% DQO solúvel no efluente 35% Perda como metano dissolvido 17% Conversão em metano recuperado no biogás 19% Perda como metano dissolvido 13% Conversão em metano recuperado no biogás 29% Pior cenário Utilizada na redução de sulfato 3% Conversão em biomassa 15% DQO solúvel no efluente 30% Cenário típico Perda como metano na fase gasosa 2% Perda como metano dissolvido 11% Conversão em metano recuperado no biogás 39% Melhor cenário 44

45 Produção esperada de biogás (m 3.d -1 ) Produção esperada de biogás (m 3.d -1 ) Aderência das medições de biogás em campo às faixas estimadas pelo modelo ETE Laboreaux Vazão contribuinte de esgoto (L.s -1 ) ETE Onça Vazão contribuinte de esgoto (L.s -1 ) 45

46 Entupimento de tubulação de distribuição de vazão

47 Dispositivo para desobstrução desenvolvido pela equipe operacional da ETE Onça - BH Água pressurizada Tubo de PVC Ponteira silicone

48 Massa ST (kg) SST (mg/l) Massa ST (kg) SST (mg/l) Relação entre massa de lodo e concentração de SST no efluente do reator ST SST Dias operacionais ST SST Dias operacionais

49 Concentração DBO (mg/l) Série temporal - DBO Dias operacionais (d) Esg. Bruto Esg. Bruto + Lodo retorno Efl. UASB Efl. FBP Efl. final Padrão 6 por Média Móvel (Esg. Bruto) 6 por Média Móvel (Efl. UASB)

50 Tipos de escuma Superfície do compartimento de decantação Interior do Separador Trifásico

51 Escuma no compartimento de decantação

52 Escuma no compartimento de decantação

53 Escuma no compartimento de decantação

54 Escuma no interior do separador trifásico

55 Problemas usuais associados ao processo Ocorrência de corrosão: contextualização do problema Corrosão resultante H 2 S + O 2 H 2 SO 4 (pela ação microbiana) O 2 H 2 S Absorção de O 2 na superfície H 2 S disponível na atmosfera se a produção sulfetos excede a absorção de O 2 Nível d água H 2 S Absorção de O 2 na superfície O 2 H 2 S H 2 S H 2 S H 2 S S - + 2H + H 2 S Geração de sulfetos pela ação microbiana SO 4 S -

56 Corrosão em estruturas de aço

57 Corrosão em estruturas de concreto Exposição da armadura da laje

58 Aplicação de produto anti-corrosivo no interior do compartimento de decantação de reator UASB

59 Emissão de odores Controle de odores (Biofiltros)

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