ETE PIRACICAMIRIM PROPOSTA ALTERNATIVA PARA TRATAMENTO DE ESGOTO DE HABITANTES (LICITAÇÃO, CONSTRUÇÃO E OPERAÇÃO)

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1 ETE PIRACICAMIRIM PROPOSTA ALTERNATIVA PARA TRATAMENTO DE ESGOTO DE HABITANTES (LICITAÇÃO, CONSTRUÇÃO E OPERAÇÃO) José Edgard Camolese (1) Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba, Especialização em Construção e Saneamento, Presidente do Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba. FOTOGRAFIA Hugo Marcos Piffer Leme NÃO Engenheiro Civil pela Universidade Mackenzie, Especialização em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos DISPONÍVEL (E.E.S.C./USP) Diretor do Dpto. de Planejamento do Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba. Gilson Luis Merli Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de Piracicaba, Especialização em Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos (E.E.S.C./USP) Diretor do Dpto. de Produção e Tratamento do Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba. Endereço (1) : Rua XV de Novembro, Bairro Alto - Piracicaba - SP - CEP: Brasil - Tel: (019) lwetten@semaepiracicaba.org.br RESUMO O Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba SEMAE concluiu em Outubro de 1997 a construção de um sistema de tratamento de esgoto da bacia do ribeirão Piracicamirim, projetado para atender habitantes. Devido a limitação de área e as exigências rígidas impostas pelo SEMAE quanto a eficiência do tratamento, controle de odores e baixa produção de lodo o projeto contratado junto ao Prof. José Roberto Campos da USP/São Carlos teve que ser inovador. A licitação tipo tomada de preços, por empreitada com preço global, apresentou um projeto básico, ficando a critério dos participantes optarem por outro processo, desde que atendessem os requisitos estipulados pelo SEMAE. A vencedora deveria também operar o sistema pelo prazo de três anos com a eficiência prevista e arcando com todo custo operacional. O presente trabalho vem relatar a escolha do projeto básico, o tipo de licitação adotado, as inovações tecnológicas aplicadas na construção e os resultados operacionais obtidos neste tipo de ETE, com baixo custo de construção (aproximadamente US$ 40,00/hab), baixa produção de lodo, necessidade de pequena área e reduzido consumo de energia. PALAVRAS-CHAVE: ETE Inovadora, Baixo Custo, Pequena Produção de Lodo, Reduzido Consumo Energia, Área Reduzida. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 710

2 INTRODUÇÃO O sistema de tratamento de esgoto da bacia do ribeirão Piracicamirim foi projetada para atender habitantes e é composta por: - Uma EEE que contém: gradeamento, medidor de vazão, conjuntos moto-bombas com inversores de freqüência, gerador e cabine de força com transformadores. - Uma linha de recalque confeccionada em poliester reforçado com fibra de vidro com diâmetro de 600 mm e extensão de aproximadamente 600 m. - Uma ETE com as seguintes unidades: gradeamento mecanizado, caixa de areia, reatores anaeróbios de fluxo ascendente, lagoa aerada, decantador laminar, tratamento e recirculação de lodo, tratamento de gases, oficina, laboratórios e salas de administração, ocupando área total de m². A licitação, construção e operação deste sistema pelo Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba permitiu concluir que: A licitação adotada atingiu seus principais objetivos que era de comprometer a empresa vencedora de executar uma obra de qualidade e operar o sistema por 03 anos, arcando com todo custo de manutenção e garantindo a eficiência da ETE neste período. O tipo de tratamento caracterizou-se pelo baixo custo, de implantação, baixa produção de lodo, reduzido consumo de energia e pequena área construída. A eficiência do processo de tratamento foi alcançado nesses primeiros meses de operação, atingindo os índices esperados. TIPO DE LICITAÇÃO ADOTADA A licitação visava a escolha da melhor proposta para execução das obras da Estação de Tratamento de Esgotos da bacia do ribeirão Piracicamirim, Estação Elevatória de Esgotos e Linha de Recalque, com fornecimento de materiais, mão de obra e projetos executivos, incluindo a operação do sistema por 3 (três) anos a cargo da empresa vencedora, sendo dada ao participante a possibilidade de optar pelo projeto básico ou qualquer outro que atendesse as especificações propostas. A licitação foi de modalidade concorrência, empreitada global tipo menor preço, podendo participar empresas isoladas ou reunidas em consórcio. A apresentação dos documentos foi em 3 (três) envelopes distintos contendo em cada um: Envelope n o 1 - Documentação de Habilitação Jurídica; Qualificação Técnica; Qualificação Econômica-Financeira; Regularidade Fiscal. Envelope n o 2 - Proposta de Metodologia de Execução e Operação. Envelope n o 3 - Proposta de Preço. As empresas que atenderam integralmente aos requisitos do envelope n o 1 tiveram abertos os envelopes n o 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 711

3 As propostas do envelope n o 2 Metodologia de Execução e Operação foi analisada por uma Comissão Especial de Licitação composta pelos professores Dr. José Roberto Campos (USP), Dr. Roberto Feijó de Figueiredo (UNICAMP) e Eng o Gilson Luis Merli (SEMAE) e obedeceram aos critérios demonstrados na Tabela 1. Tabela 1: Tabela de Pontuação. Itens Máxima Possível Mínima Possível A Conhecimento do Problema B Eficácia do Sistema de Tratamento C Plano de Trabalho para Obras D Plano de Trabalho para Operação Não foi aceita a proposta de Metodologia de Execução e Operação que não atingiu o total de 70 (setenta) pontos ou pontuação mínima em qualquer dos itens previstos, tal como especificado na tabela de pontuação, sendo neste caso devolvido o envelope n o 3. (Proposta de Preços) A pontuação obtida no envelope n o 2, para as propostas consideradas aceitas, não interferiu no julgamento do envelope n o 3. Aberto as propostas de preços a vencedora foi o Consórcio COM Engenharia e Comércio Ltda. e MBR Mascarenhas Barbosa Roscoe S/A que apresentou os preços constantes na Tabela 2. Tabela 2: Preços apresentados. A1 Estação Elevatória R$ ,21 A2 Linha de Recalque R$ ,70 A3 Estação de Tratamento R$ ,75 A Obras (total) R$ ,66 B Operação por 03 anos R$ ,88 C Total (obra + operação) R$ ,54 DESCRIÇÃO DO PROJETO ESCOLHIDO O ribeirão Piracicamirim, enquadrado como classe 2 é o corpo receptor dos esgotos tratados, pela ETE que antes da instalação dos coletores tronco e da entrada em funcionamento do sistema de tratamento se encontrava com a qualidade de suas águas bastante inadequadas, não respeitando o seu enquadramento. As vazões típicas do ribeirão segundo dados fornecidos pelo DAEE (Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo) são as seguintes: Q médio = l/s (plurianual) Q 7,10 = 246 l/s Q 95 = 400 l/s ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 712

4 Para dimensionamento da ETE foram considerados as vazões máxima de fase inicial de 293 l/s e na 2ª etapa (2015) de 590 l/s. Projetada para atender uma população de 100 mil habitantes, está localizada em terras da ESALQ USP, ocupando uma área de 30 mil metros quadrados. Foram fixados como parâmetros a ser conseguido no efluente final: DBO < 6 mg/l, Sólido Suspensos Totais < 20 mg/l, Nitrogênio Total < 20 mg/l e Fósforo Total < 3 mg/l. O sistema de tratamento é composto por uma Estação Elevatória, Linha de Recalque e Estação de Tratamento. A Estação Elevatória está localizada a margem esquerda do ribeirão Piracicamirim próximo a SP 304 distante 400 m da ETE possuindo as seguintes unidades: Gradeamento grosseiro não mecanizado; Medidor de vazão tipo Calha Parshall; Poço de sucção; Casa de bombas onde estão montados: 04 conjuntos moto-bombas centrífugas de eixo horizontal, afogadas, com inversores de freqüência e capacidade unitária de Q= 544 m³/h Hm= 50 m.c.a. e motor de 150 CV; Cabine de força com transformadores e demais equipamentos elétricos; Gerador de energia com motor a diesel com potência de 300 KVA. A adutora foi executada em poliester reforçada com fibra de vidro com diâmetro de 600 mm e extensão de 635 m contendo ventosas e válvulas. Na ETE o esgoto passa por um gradeamento fino mecanizado e vai para uma caixa retentora de areia. Como havia necessidade de se construir uma caixa elevada para funcionar como unidade para distribuição de vazão aos reatores anaeróbios, optou-se por adaptá-la para desempenhar também a função de caixa retentora de areia, sendo que a areia sedimentada é descartada para um leito de drenagem coberto. A caixa de areia é coberta e os gases exalados são tratados biologicamente em reatores projetados para este fim. Nesta caixa chega também o excesso de lodo produzido no sistema de tratamento aeróbio. Ainda nesta primeira unidade existe um soprador de ar que introduz ar na região de sedimentação da caixa de areia para evitar o adensamento exagerado da mesma facilitando sua remoção por gravidade. Da caixa de distribuição partem 03 canalizações cada uma alimentando um módulo dos reatores anaeróbios de manta de lodo e fluxo ascendente, sendo que cada módulo é composto por quatro células. A eficiência dessa primeira etapa do tratamento foi estimada em 70% de remoção de DBO. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 713

5 A implantação desses reatores anaeróbios, precedendo o reator aerado redunda em considerável economia de energia elétrica e na redução de produção de lodo, além de digerir o excesso de lodo do processo aeróbio. Os gases coletados nos separadores de fases dos reatores anaeróbios são queimados, sendo que futuramente serão desenvolvidas pesquisas para sua melhor utilização. Os gases exalados na superfície dos reatores são succionados por exaustores e tratados em reatores biológicos. Para evitar maus odores todos os reatores anaeróbios foram fechados com placas de fibra de vidro. Os efluentes dos reatores anaeróbios são enviados ao sistema de tratamento biológico aeróbio, sendo composto de uma unidade de aeração seguido por 3 módulos de decantação. O sistema de aeração adotado foi de aeradores flutuantes superficiais de alta eficiência. Os decantadores são do tipo laminar com placas de vidro possuindo no fundo um sistema de drenagem que capta o lodo decantado o qual é recirculado através de bombas. O lodo descartado dos reatores anaeróbios, é lançado em um tanque de homogenização e daí é recalcado para uma centrífuga para desidratação, utilizando se polímero como auxiliar desse processo. O líquido drenado do sistema de desidratação é lançado na unidade aerada. Os efluentes tratados que saem do decantador passam por um canal onde recebem aeração proveniente de sopradores de ar e após passam por uma Calha Parshall provida de registrador sendo finalmente lançados ao ribeirão Piracicamirim. CONSTRUÇÃO A Estação de Tratamento já foi construída para atender as vazões da 2ª etapa (2.015) por ser menos oneroso se comparado com os custos das ampliações futuras que seriam necessárias. A construção de toda unidade foi concluída em aproximadamente 15 meses sendo que ocorreram alguns atrasos devido ao seu início ter se dado em meses chuvosos com prejuízos para execução da terraplanagem. Na Estação Elevatória se optou por bombas centrífugas de eixo vertical instalada em compartimento independente, abaixo do nível da caixa de sucção, para tornar mais fácil a sua manutenção e pela maior durabilidade. Foram instalados motores de alta eficiência para economia de energia elétrica e inversores de freqüência que permitem mudança de velocidade de rotação para atender as variações de vazões horárias e evitar impactos no processo. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 714

6 A Estação Elevatória é dotada de sistema gerador que possibilita a continuidade do bombeamento se houver queda de energia elétrica. Optou-se por adutora de poliester reforçada com fibra de vidro pela sua durabilidade, resistência a corrosão e também por ter a rugosidade das paredes internas bem inferiores aos de outros materiais, proporcionando economia de energia elétrica. A caixa de retenção de areia é cilíndrica e foi construída em concreto armado, sistema forma deslizante, e tem concepção inédita funcionando também como caixa de distribuição para os reatores. Seu fundo é em forma de tronco de pirâmide invertida, onde está a descarga. Os reatores em número de três são compartimentados em 04 unidades cada um, construídos em concreto armado, receberam impermeabilização interna de argamassa polimérica com reforço de manta de poliéster, suas dimensões são: comprimento: 14,00 m, largura: 9,00 m e altura: 5,50 m. O tempo de detenção hidráulica, para vazão máxima, foi projetado para 8:00 horas. As calhas de separação de fases foram confeccionadas totalmente em fibra de vidro, pela durabilidade, facilidade de instalação e menor peso. Os reatores são totalmente fechados para não haver exalação de odores, o que poderia causar reclamação dos moradores vizinhos. O reator aerado foi concebido em forma de lagoa sendo que a sua impermeabilização foi executada com manta de polipropileno de alta densidade com espessura de 2 mm. Os aeradores em número de 8 foram escolhidos após amplas pesquisas entre os fornecedores e se optou por aeradores flutuantes de alta eficiência, de 15 CV de potência cada um. Os decantadores são em concreto armado, não mecanizados, provido de placas planas paralelas de fibra de vidro (região de sedimentação), sendo o lodo retirado por sistema de manifold com tubos de 150 mm perfurados. Os reatores biológicos para tratamento dos gases provenientes da caixa de areia, superfície do reator anaeróbio, em número de 03, foram construídos em concreto armado e preenchidos com bagacilho misturado com Cloreto Férrico na 1ª camada, Cal Hidratada na 2ª camada e adubo químico (4:14:8. N:P:K) na 3ª camada. FASE PRÉ-OPERACIONAL Após o término das obras de construção e montagens, foram desenvolvidas as atividades de partidas individuais dos equipamentos, em vazio, para depois dar início as atividades de pré-operação de cada sistema. Iniciou-se o bombeamento de esgoto sanitário no mês de outubro de 1997, com o objetivo de testar as tubulações, eventuais vazamentos ou infiltrações nas instalações bem como avaliar as instalações de recalque. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 715

7 As atividades de bombeamento do esgoto foram executadas com a utilização de energia proveniente do grupo gerador de 300 kva, devido ao fato de ainda não contar com a energia elétrica fornecida pela concessionária local. Foram feitos testes e interligações dos PLC s aos comandos e sistema de automação da EEE e da ETE. Também durante essa fase foram concluídas as contratações de pessoal para a operação da EEE e da ETE e iniciado o programa de treinamento aos funcionários. Vale ressaltar que a equipe montada é formada de profissionais que durante a fase de pré-operação se destacaram e de outros contratados conforme especialidade exigida para o cargo. Foi elaborado e entregue um manual prévio, para ser utilizado internamente pelo pessoal da operação do sistema, denominado: MANUAL 1 INICIO DE OPERAÇÃO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO PIRACICAMIRIM PIRACICABA SP. Esse manual descreve as unidades que compõem o sistema, contém recomendações iniciais de operação e atividades de monitoramento que serão executadas diariamente. Nesse período foi montado o laboratório de análises e exames da ETE. Após a instalação dos equipamentos de laboratório iniciou-se a montagem dos procedimentos de ensaios específicos e a calibração de todos os equipamentos, para a execução dos primeiros ensaios e caracterização do esgoto bruto. Nesta fase de pré-operação, através de testes e inspeções realizadas, foram observados vários detalhes importantes à operação e que passaram desapercebidos na etapa de construção, sendo necessário alguns ajustes e reparos em unidades e equipamentos. CRITÉRIOS E ESTRATÉGIA PARA A PARTIDA E OPERAÇÃO A partir de um levantamento de vazão de esgoto feito nos coletores tronco que alimentariam a Estação Elevatória, foi possível se prever as oscilações de vazão que ocorreriam e então definir alguns critérios operacionais para dar início a partida da ETE. Também foram realizadas análises de laboratório do esgoto bruto, para a caracterização e verificação das variações de sua qualidade em diversos períodos. A amostragem foram feitas de duas formas distintas, uma através de amostragem composta colhidas de 1 em 1 horas e outra de amostras simples colhidas e analisadas instantaneamente a cada 2 horas. Os parâmetros analisados foram: ph, Ácidos Voláteis, Alcalinidade, DQO, DBO, Óleos e Graxas, Cloretos, Sulfetos, Nitrogênio Orgânico, Fosfato Total e Série de Sólidos. Em nossa região não há grandes quantidades disponíveis de lodo para ser utilizado como inoculo, por isso a partida das células foram feitas sem a utilização de lodo como inoculo. O ph afluente dos reatores foi mantido próximo a 7,0 par assegurar a manutenção deste valor no interior do reator. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 716

8 A carga orgânica aplicada aos reatores foi efetuada de maneira gradual, flexibilizando-se a utilização das células de acordo com a vazão. O carregamento orgânico somente era aumentado quando a eficiência de remoção de termos de DQO atingia 60 70% e a concentração de Ácidos Voláteis no efluente dos reatores estava abaixo de 60 mg/l. Por conseguinte o tempo de detenção hidráulica foi sendo gradualmente diminuído, tendo-se iniciado com 24 horas e estando atualmente em 12 horas. Objetivo desse procedimento era garantir que a vazão somente fosse aumentada quando os microrganismos anaeróbios presentes nos reatores estivessem adaptados à carga anterior. Foram realizadas análises de sólidos na manta, em diferentes alturas, para acompanhar seu desenvolvimento. O descarte do lodo do reator será iniciado somente quando a altura da manta for superior a 2,0 metros. O volume de lodo descartado do reator deverá ser adequado para manter a altura da manta entre 2,0 e 2,5 metros. O descarte em excesso poderá causar desequilíbrio no reator. O lodo descartado deverá ser encaminhado para o tanque de homogeneização para posterior desidratação mecânica. RESULTADOS Após quase um ano de operação da ETE, pudemos acompanhar a evolução contínua do processo, principalmente a qualidade do efluente final. A tabela (3) traz alguns dos principais parâmetros analisados referentes ao mês de Novembro/98, que demonstram o atual estágio de eficiência do processo. Tabela 3 Parâmetros Analisados. Parâmetros Unid. Esgoto Bruto Efluente dos Reatores Anaeróbios Efluente da ETE DBO mg/l DBO (solúvel) mg/l DQO mg/l Sol. Sed. mg/l 2,5 0,8 0,1 Sol. Totais mg/l Sol. Susp. Totais mg/l Sol. Susp. Vol. mg/l PH -- 6,9 6,8 7,1 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 717

9 Outro fato interessante é que até o momento não houve a necessidade de descarte do lodo dos reatores anaeróbios, evidenciando que o processo terá baixa produção de lodo. O consumo de energia elétrica para operação da ETE tem ficado em torno de KWh/mês, consumo este bastante razoável para sua capacidade. Portanto quanto aos objetivos que foram pré - estabelecidos para ETE, quanto a qualidade final dos efluentes, área, custo de instalação, consumo de energia, produção de lodo, estão sendo gradualmente atingidos conforme os resultados obtidos até o momento. Vale ressaltar que existe ainda um tempo a percorrer para que possamos fazer uma avaliação mais detalhada de todos os resultados de performance dessa concepção e então na medida do possível aprimorá-la mais. CONCLUSÕES O tipo de licitação adotado, em que a empresa vencedora constrói e opera o sistema por 03 anos, vem garantido a eficácia do processo, tendo em vista que os problemas ocorridos na fase de concepção e construção estão sendo resolvidos no período de operação, e no final deste contrato o sistema deverá estar totalmente adequado. É uma maneira de garantir que a empresa vencedora execute uma obra de boa qualidade, uma vez que deverá operar o sistema arcando com todo custo de manutenção e possíveis reformas que garantam a eficiência do processo. O tipo de tratamento adotado caracterizou-se pelo baixo custo de implantação (US$ 40 por habitante) e operação se comparado com outros processos disponíveis, pois apresenta baixa produção de lodo, reduzido consumo de energia e necessidade de pequena área para construção, sendo uma alternativa viável para outras cidades do país. A eficiência do processo de tratamento neste primeiro ano de operação vem alcançando os resultados esperados, demonstrando com isso, que essa alternativa para tratamento dos esgotos domésticos apresentou-se técnica e economicamente viáveis. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CAMPOS, José Roberto - Projeto e Memorial Descritivo da E.E.E., E.T.E. e Linha de Recalque do Sistema Piracicamirim - USP/São Carlos DIÁRIO de obras e relatórios produzidos na fase de implantação.1996/ PROCESSO de Licitação nº 007/96 SEMAE Piracicaba.1996/ RELATÓRIOS de Operação dos meses de janeiro a novembro de Consórcio COM-MBR. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 718