CUSTOS OPERACIONAIS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO POR LODOS ATIVADOS: ESTUDO DE CASO ETE - BARUERI

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1 CUSTOS OPERACIONAIS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO POR LODOS ATIVADOS: ESTUDO DE CASO ETE - BARUERI Américo de Oliveira Sampaio (1) Engenheiro Civil diplomado pela Universidade Mackenzie, Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Gerente do Departamento de Tratamento de Esgotos Oeste da Unidade de Negócio de Tratamento de Esgotos da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP. Maria Carolina Gonçalves Engenheira Civil diplomada pela Universidade Estadual de Campinas, Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Gerente da Divisão do Sistema Barueri da Unidade de Negócio de Tratamento de Esgotos da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP. Endereço (1) : Av. 1 o de Maio, s/n o - Vila Aldeinha - Barueri - São Paulo - CEP: Brasil - Tel: (011) Fax: (011) aeo@originet.com.br RESUMO O presente trabalho tem por objetivo relatar os custos de operação e manutenção da estação de tratamento de esgotos de Barueri, onde o esgoto é tratado pelo processo de lodos ativados e apresenta capacidade nominal de 7,0 m³/s. Os custos operacionais da ETE-Barueri foram subdivididos nos seguintes itens: Pessoal, Encargos e Benefícios; Energia Elétrica; Materiais de Tratamento; Serviços; Água; Materiais; Rateio de Despesas de Pessoal de Apoio. Durante o período analisado o custo por metro cúbico tratado foi de R$ 0,094, valor próximo ao obtido na literatura internacional para estações similares. Os resultados indicam que quase 75% do custo operacional total referem-se aos custos de pessoal, encargos sociais e benefícios, energia elétrica e materiais de tratamento. Portanto todas as principais medidas visando redução dos custos da estação devem ser focalizadas para redução dos custos desses itens. PALAVRAS-CHAVE: Custos Operacionais, Tratamento de Esgoto, Lodos Ativados. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 676

2 INTRODUÇÃO A literatura nacional é bastante precária no que se refere aos custos operacionais de estações de tratamento de esgotos. Poucos são os artigos que tratam sobre esta questão e as raras exceções constituem estudos relativos ao desempenho dos diversos processos/operações componentes do tratamento. Apenas algumas referências podem ser encontradas quanto ao custo capital ou de investimento. As poucas informações existentes fazem com que os profissionais que atuam nesse setor tenham constantemente que recorrer às informações obtidas na experiência internacional, que, muitas vezes, guardam pouca similaridade com a de nossa realidade local. Visando fornecer algum subsídio para a alteração do atual quadro, a equipe responsável pela operação/manutenção da estação de tratamento de esgotos de Barueri iniciou um programa de apropriação de dados dos custos operacionais dessa estação, cujos principais resultados estarão sendo resumidamente discutidos no presente trabalho. Optou-se, em uma primeira etapa, pela abordagem dos custos relacionados exclusivamente à operação da planta, visto constituir ferramenta indispensável para o adequado gerenciamento das diversas atividades operacionais dessas unidades. Para tanto, foram reunidos dados durante o período de um ano (janeiro a dezembro de 1997), contemplando assim as variações sazonais das condições ambientais, cujos reflexos podem ser sentidos, não só nas mudanças de desempenho dos processos e operações de tratamento, como também na qualidade e quantidade do esgoto afluente. De modo a possibilitar melhor compreensão dos dados utilizados nesse estudo, apresentaremos a seguir uma síntese das principais características dos diversos processos e operações da ETE Barueri. BREVE DESCRIÇÃO DA ETE BARUERI A ETE Barueri foi projetada na década de 70 e apresenta capacidade nominal de 7,0m³/s (vazão média), ocupando uma área de aproximadamente 86,3 hectares. O esgoto afluente é recalcado por 4 conjuntos moto-bomba à altura manométrica de cerca de 28 metros. O gradeamento é efetuado em unidade com espaçamento entre barras de 2,54 cm. Essas unidades contam com dispositivos de acionamento automático do sistema de limpeza. O material removido é encaminhado para caçambas por intermédio de esteira transportadora. Os sólidos suspensos de elevado peso específico são removidos em caixas de areia tipo aeradas de fluxo orbital. O material é removido periodicamente através de guindaste com clam shell. Após desarenado, o esgoto é encaminhado para unidades de pré-aeração, visando o controle de odores, bem como a melhoria das características de sedimentação dos sólidos em suspensão. Ambas unidades (caixas de areia e tanques de pré-aeração) são providas de controle automático de ar. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 677

3 A remoção dos sólidos em suspensão é realizada em unidades de decantação primária de forma retangular. O material sedimentado e a escuma são encaminhados para poços situados na cabeceira dos decantadores através de pontes removedoras de funcionamento contínuo e daí, bombeados para o tratamento da fase sólida. O esgoto decantado é conduzido para os tanques de aeração de forma retangular, com tempo de detenção hidráulico de 5,6 horas. O fornecimento de ar para cada tanque é realizado, de forma automática, por malha de difusores cerâmicos de bolha fina. Os tanques foram projetados originalmente para operarem como reatores de mistura completa. A geração de ar para toda a planta (tanques de aeração, fase preliminar e canais) é efetuada por quatro compressores do tipo centrífugo de múltiplo estágio, de capacidade igual a Nm³/h. Para separação da biomassa formada, são utilizados decantadores secundários circulares com extração por sucção hidráulica do lodo depositado. O lodo biológico é recirculado, em taxas variando na faixa de 60% a 90%, por conjuntos elevatórios. O descarte de lodo pode ser realizado via mistura líquida (retornando para o início do processo) ou via linha de retorno (nesse caso, o lodo é enviado para adensadores por flotação). Os adensamentos dos lodos primário e biológico são efetuados por gravidade e flotação, respectivamente. Após digeridos anaerobicamente em unidades desprovidas de controle de temperatura interna, o lodo é encaminhado para desidratação (filtro prensa de placas fixas). O condicionamento químico é efetuado mediante a adição de quantidades controladas de cal e cloreto férrico. O lodo desidratado é transportado, por caminhões, para aterro sanitário, distante cerca de 25 quilômetros da ETE. Para suprir parte do volume de água necessário nos serviços de operação, a ETE foi dotada de um sistema de utilidades que promove o reuso do efluente final (após tratamento complementar) para diferentes fins, tais como selagem de gaxetas, diluição de cal, quebra escuma e lavagem de piso. A estação possui laboratório equipado para realização das principais análises do monitoramento de rotina dos processos de tratamento. A planta conta com sistema bastante rudimentar de supervisão e controle distribuído por 9 painéis localizados em diferentes pontos. O esquema básico da disposição das diversas unidades componentes do tratamento é apresentado na Figura N o 1. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS O Quadro N o 1 apresenta um resumo dos custos de operação e manutenção da ETE Barueri no período compreendido entre 01 de janeiro e 31 de dezembro de A subdivisão dos grupos de custos obedeceu o mesmo padrão adotado no plano de contas e salários da área contábil da SABESP, exceto pelos itens água e rateio de pessoal de apoio. No presente estudo, considerou-se como custo operacional mensal de serviços e materiais, aquilo que foi efetivamente executado/utilizado na operação e manutenção da planta, e não, como é prática comum da contabilidade, o pagamento das faturas incidentes ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 678

4 durante esse período. Evitou-se, assim, possíveis equívocos relacionados às disparidades existentes entre o que foi pago e o que foi efetivamente realizado/consumido. Esse fato pode ser mais claramente evidenciado quando se consideram os valores de custos observados no item materiais de tratamento (cloreto férrico, cal e hipoclorito de sódio) através da utilização dessas duas metodologias. Tais diferenças se devem, principalmente, às variações do volume do material estocado, bem como a adoção de estratégias financeiras específicas. O mesmo pode ser dito em relação ao item materiais. É importante ressaltar que, quando analisados grandes períodos de tempo, os dois valores tendem a se igualar. Não foi objeto desse estudo a apropriação dos custos referentes à amortização e depreciação das instalações e equipamento da estação. A seguir serão analisados, por ordem de sua importância relativa na composição do custo operacional total, os diversos grupos componentes. PESSOAL, ENCARGOS SOCIAIS E BENEFÍCIOS Os custos relacionados com pessoal abrangem as despesas referentes a salários, comissão, adicional de periculosidade, adicional de insalubridade, adicional noturno, horas extras, plantão à distância, abono de férias, salário substituição entre outros. Os custos com encargos sociais abrangem custos com INSS, aviso prévio, FGTS, SESI, salário educação e SENAI. Os custos com benefícios abrangem os custos com auxílio creche, plano de saúde, plano de aposentadoria privado, cheque farmácia especial, cheque supermercado especial, vale transporte e vale refeição. A porcentagem dos custos de pessoal, encargos sociais e benefícios em relação ao custo total da planta, durante o período analisado, foi cerca de 41% e corresponde a R$ ,00. Vale ressaltar que a ETE Barueri não é uma planta automatizada. A operação conta com sete operadores de equipamentos por turno mais um técnico em sistema de tratamento de esgotos. O regime de trabalho é o de turno rodiziante, sendo que são necessários cinco turnos e cada qual com três operadores de equipamentos na desidratação mecânica de lodo, dois operadores na fase líquida e dois operadores na fase sólida Acredita-se que o programa de automação de diversos processos/operações, ora em andamento, poderá resultar em certa redução do atual quadro de funcionários que exercem atividades diretamente relacionadas à operação. Tal redução, entretanto, não deve ser de grande magnitude, visto que aproximadamente 40% dos funcionários de turno atuam nas unidades de desidratação mecânica de lodo (filtro-prensa), operação esta que dificilmente prescindirá de serviços manuais. Deve-se acrescentar, ainda, que a automação da ETE levará a um incremento dos serviços de manutenção preventiva e corretiva dos equipamentos, e, consequentemente, aumento do quadro das equipes que atualmente exercem essas atividades. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 679

5 ENERGIA ELÉTRICA O custo médio mensal de energia elétrica na ETE Barueri durante o período analisado foi de R$ ,00, representando cerca de 20% do custo operacional total. Estudos específicos desenvolvidos durante o período apontaram como o ponto de maior consumo o fornecimento de ar para os tanques de aeração, seguido da elevatória de esgoto bruto, responsáveis, respectivamente, por 50% e 35% do montante total. Apesar da planta, em seu projeto original, contar com dispositivos de controle automático da concentração de oxigênio dissolvido nos tanques de aeração, os mesmos encontravamse fora de uso devido a problemas freqüentes de funcionamento apresentados pelo elemento primário de medição (sonda de OD). Com a substituição destes instrumentos por modelos mais adaptados às condições de campo (sonda provida de sistema de autolimpeza), foi possível controlar automaticamente o teor de OD nos tanques na faixa de 1,0 a 1,5 mg/l, o que resultou em economia de aproximadamente R$7.000,00 no custo mensal de energia da planta. Acredita-se ainda que reduções mais significativas poderão ser alcançadas com a substituição das malhas de difusores cerâmicos de bolha fina dos tanques, que vêm apresentando baixa taxa de transferência. Com relação à elevatória de esgoto bruto (segundo ponto de maior consumo de energia da ETE), entende-se que reduções de consumo só poderão ser atingidas mediante a implantação de amplo programa de manutenção dos conjuntos elevatórios em operação, visando a melhoria de rendimentos dos mesmos. Outra ação que poderá reverter em considerável economia no custo atual de energia elétrica se relaciona à paralisação e ou redução seletiva da utilização de determinados equipamentos durante o horário de pico, compreendido entre 17:30 h e 20:30 h, quando a tarifa sofre aumento de 28%. Entre estes equipamentos pode-se ressaltar os filtros prensa, extintores de cal, flotadores e elevatória de esgoto bruto. No caso deste último, tal procedimento levará a um aumento temporário do nível do líquido no poço de sucção, condição esta que poderá ser normalizada tão logo se verifique o término do referido horário. Estão sendo estudadas alternativas de produção de energia elétrica a partir do gás gerado nos digestores anaeróbios, que, segundo a experiência internacional, poderá suprir de 40% a 50% do consumo da ETE. MATERIAIS DE TRATAMENTO O item materiais de tratamento corresponde, basicamente, ao consumo de produtos químicos utilizados no condicionamento do lodo digerido para desidratação nos filtros prensa. Também foi considerado o consumo de hipoclorito de sódio utilizado para desinfecção de água de utilidades destinada à selagem de gaxetas, muito embora, em termos de custo, possa ser considerado desprezível quando comparado ao montante total do grupo. O projeto original da ETE Barueri previa a utilização de cloreto e cal no condicionamento químico do lodo. Pelos dados apresentados no Quadro N o 1 pode-se observar que o custo médio mensal relativo ao consumo destes produtos durante o período analisado foi de R$ ,00, contribuindo com aproximadamente 11% do custo total de operação da planta. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 680

6 É importante notar que, apesar das dosagens de cal e cloreto férrico terem sido mantidas praticamente constantes (25% e 8% base seca, respectivamente), houve grande variação do custo mensal deste item durante o ano (ver Figura N o 2). A principal razão para as variações observadas deve-se à utilização do processo de digestão em duplo estágio. Praticamente metade do volume dos digestores é utilizado para adensamento (digestores secundários), funcionando como um tipo de pulmão ou dispositivo regulador do volume de lodo encaminhado para a desidratação. Tal flexibilidade operacional permite atender as necessidades específicas relacionadas ao controle da produção de lodo desidratado (realização de manutenção dos equipamentos de desidratação, problemas nos serviços de disposição final do lodo, dentre outras). Na medida em que se altera o volume de lodo encaminhado para a desidratação, altera-se, na mesma proporção, o consumo de produtos químicos utilizados no condicionamento. Visando o estabelecimento de um índice menos susceptível a estas variações, optou-se pela avaliação do custo de produtos químicos por peso de sólidos secos encaminhado para desidratação. Tal índice na operação da ETE Barueri apresentou valores na faixa de R$ 60,00 a R$ 70,00/t sólidos secos. Como já foi dito anteriormente, o item materiais de tratamento tem grande importância no custo operacional da ETE. Em vista disso, grandes esforços vêm sendo empreendidos visando a redução do consumo atual, através de uma operação mais assistida do processo. Acredita-se que, mesmo com o aumento das quantidades de horas/homem e análises laboratoriais necessárias para realização destes procedimentos, será possível atingir considerável redução dos custos referentes a este item. Pesquisas em escala piloto e de projeto estão igualmente sendo desenvolvidas visando a substituição dos produtos químicos atualmente utilizados, por polímeros. Acredita-se, baseado nos resultados já obtidos em escala piloto e na experiência internacional, que a viabilização desta medida poderá acarretar redução de aproximadamente 40% do custo atual do condicionamento. SERVIÇOS Este item abrange os custos relacionados aos serviços de manutenção de equipamentos, transporte de lodo desidratado para aterro sanitário, conservação de áreas verdes, limpeza dos prédios administrativos e salas de operação, segurança da área da estação, portarias, aluguel de máquina de reprodução, gastos com telefone e manutenção de veículos, realizados por terceiros, e representa 12% do custo operacional total. Para alguns destes serviços (transporte de lodo, conservação de áreas verdes, limpeza dos prédios, segurança patrimonial, portaria e manutenção de elevador) foram elaborados contratos específicos, com fiscalização realizada por funcionários da própria estação. Destaque especial deve ser dado aos serviços de Transporte de Lodo, cujo custo médio mensal foi de R$ ,00, representando 5,1% dos gastos totais para operação da ETE. Tendo em vista sua importância relativa, medidas operacionais estão sendo tomadas visando a redução do volume de lodo biológico produzido, mediante o aumento da idade do lodo (θc). Outros procedimentos estão sendo igualmente estudados com essa mesma finalidade, dentre os quais o aumento de eficiência de destruição de sólidos voláteis no processo de digestão anaeróbia, aumento da concentração de sólidos do lodo afluente à desidratação e, como já citado anteriormente, a substituição e consequente redução dos produtos utilizados no condicionamento químico. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 681

7 É importante ressaltar que na composição do custo desse item não foram incluídos os relacionados ao destino final (aterro sanitário). ÁGUA Mesmo contando com sistema de utilidades que permite a disponibilidade de água para uma série de finalidades (selagem de gaxetas, quebra escuma, lavagem de piso e diluição do lodo primário) a partir do reuso do efluente final, alguns pontos de utilização exigem melhor qualidade, havendo, portanto, necessidade de serem supridos com água potável. O volume médio mensal de água potável utilizada durante o ano de 1997 foi de m³/mês, correspondendo a um custo médio de R$ ,00 (foi adotada a tarifa de R$4,63/m 3, que representa a média industrial cobrada pela SABESP na RMSP). Estimase que esse item contribua com cerca de 8 % do custo total de operação. Apesar de sua importância, o consumo de água geralmente não vem recebendo a necessária atenção por parte das equipes responsáveis pela operação das estações de tratamento atualmente em operação no Brasil. A razão para tal reside, muito provavelmente, no fato da produção/distribuição de água potável ser realizada, na maioria das vezes, pela mesma empresa/órgão público responsável pelo tratamento de esgotos, o que leva a falsa impressão de não ser este um item a ser considerado na composição dos custos operacionais das ETEs. A lavagem das camisas dos filtros prensa, realizada uma vez a cada 40 ciclos, teoricamente, seria responsável pelo maior consumo de água potável na planta. Considerando o número médio mensal de ciclos ocorridos na ETE Barueri no ano de 1997 (aproximadamente 300) e o volume médio de água utilizado em cada operação de lavagem (90m³), é possível se prever consumo de cerca de 630 m³/mês. Comparando esse valor com o consumo total da ETE, verifica-se que o mesmo representa menos do que 4%. Conclui-se, portanto, que o grande consumo de água potável observado na ETE tenha outras razões. Estudos realizados e em andamento apontam para os seguintes problemas: Utilização eventual de água potável para fins de selagem e refrigeração de equipamento (120 m³/h). Esse uso é normalmente suprido pelo sistema de utilidades, mas pode ser interrompido em certas ocasiões (problemas com a qualidade do efluente final, manutenção ou falha do sistema de reuso). Vazamento nas tubulações de distribuição de água potável, devido ao material utilizado (ferro fundido) fortemente atacado por corrosão. Consideramos que grande avanços poderão ser alcançados na redução do atual consumo de água potável na ETE Barueri, o que, certamente, refletirá, de forma positiva, no custo operacional. Para tanto, estão sendo iniciados programas de identificação e correção de possíveis vazamentos, bem como alterações nas atuais regras operacionais no sistema de águas de utilidades (impedir a possibilidade de uso de água potável para fins de selagem e refrigeração de equipamentos). Ações também estão sendo previstas no sentido de viabilizar o uso de água de utilidades para lavagem dos tecidos filtrantes. Acredita-se que a adoção dessas medidas possibilitará redução de custo da ordem de R$ ,00/mês (3,7% do custo operacional total). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 682

8 MATERIAIS Este custo corresponde ao consumo de materiais utilizados pela manutenção mecânica, elétrica, civil e instrumentação, bem como os relacionados à operação, laboratório, combustíveis, lubrificantes e escritório. Durante o período analisado, o custo médio mensal desse item foi de R$ ,00, correspondendo a apenas 2% do total. A parcela relativa aos materiais consumidos na manutenção dos equipamentos e instalações foi de R$ ,00, valor esse que pode ser considerado bastante pequeno quando comparado à importância dos fins a que se destinam (alto índice de disponibilidade e bom rendimento dos diversos equipamentos utilizados na operação da planta). RATEIO DE DESPESAS DE PESSOAL DE APOIO Esta despesa reflete a parcela de custo de pessoal alocado em atividades/unidades de apoio desenvolvidas na Unidade de Negócio (RH, suprimentos, licitações, serviços gerais, econômico-financeiro), rateada para a ETE Barueri. Esta parcela corresponde a um custo mensal de R$59.660,00 e a porcentagem em relação ao custo operacional total é igual a 6%. CONCLUSÕES Durante o período analisado, o custo médio mensal de operação da ETE Barueri foi de R$ ,00, bastante próximo dos valores apresentados na literatura internacional para plantas similares ( tipo e capacidade nominal de tratamento). Considerando que, durante o período em questão, a média da vazão tratada foi de 3,91 m³/s, obtém-se um custo por metro cúbico tratado de R$ 0,094. Levando em conta o fato da planta estar operando com apenas 60% de sua capacidade nominal atual (7,0 m³/s), é possível prever substancial redução desse valor, uma vez que a operação a plena capacidade não está condicionada ao aumento do atual de quadro de funcionários das equipes de operação e manutenção, item esse que contribui com aproximadamente 40% do custo operacional da planta. Apenas com uma análise superficial da participação de cada grupo no custo total de operação já é possível prever que a implantação de programas relacionados à adequação das equipes de operação/manutenção, conservação de energia, e otimização das dosagens de produtos químicos no condicionamento do lodo poderão reverter em considerável redução nos custos de operação da ETE, visto representarem quase 75% do total. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 683

9 QUADRO I - CUSTO DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO ETE BARUERI. DESCRIÇÃO CUSTO MÉDIO R$ / MÊS % DO ITEM 1. Pessoal Encargos Sociais + Benefícios Energia Elétrica Serviços 4.1. Manutenção 4.2. Transporte de Lodo 4.3. Conservação de Jardins 4.4. Limpeza 4.5. Vigilância e portaria 4.6. Elevador 4.7. Telefone 4.8. Aluguel de máquinas xerox 4.9. Estagiários Telefonia Manutenção de Veículos 5. Materiais de Tratamento 5.1. Cloreto Férrico 5.2. Cal Micropulverizada 5.3. Hipoclorito de sódio Água Rateio de Custo de Pessoal de Apoio Materiais 8.1. Manutenção Mecânica Elétrica Civil Instrumentação 8.2. Operação 8.3. Laboratório 8.4. Combustíveis e Lubrificantes 8.5. Outros Materiais TOTAL R$ / mês 3,91 m 3 /s R$ 0,094 / m 3 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 684

10 FIGURA 1 FLUXOGRAMA DA ETE BARUERI. MATERIAL GRADEADO AREIA REMOVIDA AFLUENTE POÇO DISTRIBUIDOR GRADE MECANIZADA CAIXAS DE AREIA DECANTADORES PRIMÁRIOS TANQUES DE AERAÇÃO DECANTADORES SECUNDÁRIOS EFLUENTE FINAL DESCARTE HIDRÁULICO LODO RECIRCULADO LODO PRIMÁRIO ÁGUA DE DILUIÇÃO DESCARTE DE LODO ELEVATÓRIA DE LODO EM EXCESSO SOBRENADANTE DOS ADENSADORES ADENSADORES POR GRAVIDADE DESCARTE PRINCIPAL LODO ADENSADO LODO FLOTADO FLOTADORES SUBNADANTE DOS FLOTADORES DIGESTORES ANAERÓBICOS GÁS PRODUZIDO FeCl 3 + Ca (OH) 2 LODO CONDICIONADO EFLUENTE FILTRADO DESIDRATAÇÃO MECÂNICA DO LODO LODO DESIDRATADO ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 685