Desinfecção de esgoto tratado pela técnica de radiação ultravioleta:

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1 Superintendência de Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Inovação - TX e Divisão de Controle Sanitário Centro MCEC Desinfecção de esgoto tratado pela técnica de radiação ultravioleta: testes na ETE de Reuso Jesus Netto Allan S. Arnesen TXE Edilson de O. Prado MCEC Héctor P. A. Muñoz MCEC Márcio A. Silva MCEC 06/08/2015

2 Introdução Escassez hídrica em São Paulo Reúso de água ganha importância ETE/Reuso Jesus Netto: abastecimentos com caminhões

3 Introdução Desinfecção de esgoto sanitário: importante barreira à prevenção de doenças microbiológicas à população; Inativação de microrganismos patogênicos; Controle do processo: microorganismos indicadores; Controle do processo: bactéria E. coli

4 Introdução Métodos de desinfecção: Cloração: oxidação do material celular (Cl 2, NaOCl, Ca(OCl) 2 e ClO 2 ) Método mais consolidado no mundo para desinfecção; Fatores inconvenientes: Risco à saúde ocupacional e da população; Cloro residual no efluente das ETEs é tóxico à vida aquática; Reage com constituintes orgânicos e produz subprodutos; Formação de compostos químicos que podem exceder padrões regulamentadores ou contratuais. Ozonização, ácido peracético e radiação UV.

5 Introdução UV: radiação penetra nas células dos microrganismos, atingindo seu material genético (RNA e DNA), destruindo a capacidade de reprodução das células; Fonte: Trojan. Capaz de inativar microrganismos como Cryptosporidium e Giardia (BETANCOURT & ROSE, 2004);

6 Introdução Processo dependente da qualidade da água (transmitância UV, ou UV-T medida com espectrofotômetro no λ=254nm); Raio X Ultravioleta Visível IR λ=254nm Maior efeito germicida contra microrganismos Fonte: Trojan Dose UV (mj/cm²): mede a radiação ultravioleta que atinge os microorganismos; Produto da intensidade média e do tempo de detenção; Existem formas teóricas e empíricas de cálculo da Dose UV.

7 Objetivo Avaliar a eficiência da tecnologia de UV para desinfecção do efluente tratado da ETE de Reuso Jesus Netto. Objetivos específicos Avaliar a eficiência da técnica UV para os efluentes com diferentes qualidades (em termos de UV-T); Avaliar o impacto dos parâmetro dose UV na eficiência da técnica UV de desinfecção.

8 Materiais e Métodos ETE/Reuso Jesus Netto: Desinfecção com NaOCl (6 a 8 ppm) Controle de processo: E.Coli Fonte: Portal MC- Sabesp Vazões (médias de 2014): Produção de água de reuso= 29,5 L/s Lodo ativado=20,9 L/s UASB+FB=8,6 L/s

9 Materiais e Métodos Piloto: Reatores UV: UV Max Modelo A (Viqua/Trojan Technologies) Características do reator UV MAX Modelo A Vazão para uma dose UV de 16 mj/cm² 11 L/min Vazão para uma dose UV de 40 mj/cm² 4 L/min Voltagem 230 V Frequência Hz Corrente máxima 0,4 Amp Consumo energético máximo 22 Watts Fonte: Trojan Valores de Dose UV calculados para água com UV-T de 85%

10 Materiais e Métodos Testes: Teste preliminar: o Objetivo: verificar a capacidade de remoção de E.coli para duas condições de vazão diferentes; o Efluente Sistema combinado (UASB+FB): UV-T = 75%; Vazão total (L/ min) Vazão por reator (L/min) Tempo de detenção (segundos) 18 6,0 9, ,3 3,6 Doses UV: ± 30 mj/cm² < 10 mj/cm² o 7 testes realizados com duração de 30 minutos; Valores estimados com base na Tabela fornecida pela Trojan o Coletas afluente e efluente para análise quantitativa de E.coli. Técnica de substrato enzimático (Standard Methods for the Examination Water and Wastewater 22 nd Edition, 2012 Method 9223B)

11 Materiais e Métodos Testes: Teste com efluente do LA filtrado: o Objetivo: verificar a capacidade de remoção de E.coli para um efluente mais clarificado, mais semelhante ao da ETE; o Efluente do Sistema de Lodo Ativado e utilização de Filtro Areia/carvão antracito de taxa declinante semelhante aos da ETE; Qinicial = 1000L/h (16 L/min) e Taxa 250 m³/m².dia; Operação contínua (retrolavagens de 7 min a cada 24h) por 1 mês; Análises: turbidez e UV-T (afluente e efluente ao filtro) e quantitativa de E.coli (afluente e efluente ao sistema UV). o Para UV-T 85% e Qméd=4,86 L/min (por reator): dose UV 40mJ/cm².

12 Resultados Teste preliminar (efluente UASB+FB): Vazão Baixa E.coli (NMP/100mL) (18 L/min) 02/12/2014' 04/12/2014' 09/12/2014' 11/12/2014' 16/12/2014' 18/12/2014' 23/12/2014' Entrada ,6 Saída 19, ,7 7,6 20,4 Eficência 99,93% 97,47% 99,57% 99,90% 99,80% 99,97% 99,59% 99,46% ou 2,3 Vazão Alta E.coli (NMP/100mL) (46 L/min) 02/12/2014' 04/12/2014' 09/12/2014' 11/12/2014' 16/12/2014' 18/12/2014' 18/12/2014' Entrada ,4 Saída ,6 Média Média Eficência 94,62% 96,61% 94,36% 95,21% 99,38% 98,82% 99,01% 96,86% ou 1,5 log de remoção log de remoção Vazão Tempo de detenção Dose UV Eficiência

13 Resultados Teste com efluente do LA filtrado: Data Transmitância UV (%) Afluente - filtro Efluente - filtro antes da retrolavagem Turbidez UV (NTU) Afluente - filtro Efluente - filtro 26/01/ ,60% 87,20% 0,60 0,44 27/01/ ,70% 98,40% 4,52 0,27 28/01/ ,10% 95,00% 5,50 0,26 29/01/ ,00% 91,60% 5,98 0,19 30/01/ ,60% 88,70% 3,35 0,18 02/02/ ,10% 86,80% 2,33 0,28 03/02/ ,30% 84,80% 3,98 0,22 04/02/ ,20% 83,40% 4,31 0,26 05/02/ ,00% 83,90% 6,63 0,37 06/02/ ,70% 87,90% 5,06 0,29 09/02/ ,41 0,22 10/02/ ,61 0,22 11/02/ ,59 0,21 12/02/ ,76 0,33 13/02/ ,17 0,29 19/02/ ,29 0,23 20/02/ ,95 0,21 23/02/ ,50 0,43 24/02/ ,65 0,22 25/02/ ,31 0,31 26/02/ ,06 0,58 Média 78,41% 88,94% 4,60 0,28 Resultados das análises afluente e efluente do Filtro: Efluente: o altos valores de UV-T (média de 88,9%); o baixa turbidez (média de 0,3NTU);

14 Resultados Teste com efluente do LA filtrado: Efluente LA E.coli (NMP/100mL) (Q=18 L/min) 03/02/2015' 05/02/2015' 10/02/2015' 19/02/2015' 20/02/2015' 24/02/2015' 26/02/2015' Entrada ,5 6067, Saída 5,5 3, Média Eficência 99,995% 99,958% 99,992% 99,993% 99,984% 99,995% 99,986% 99,986% ou 3,9 log de remoção

15 Resultados Estimativa de consumo energético: Considerando as condições do piloto: o UV-T 85%; o Consumo energético = 66 Watts (para 3 lâmpadas UV); o Qméd= 875 L/h (= 14,6 L/min = 0,24 L/s); Consumo=66W 24h/dia 30dia/mês = 47520W/mês =47,52kWh/mês Extrapolando para a vazão tratada da ETE, de 29,5 L/s (2014): Consumo= 47,52kWh/mês 29,5L/s/0,24L/s =5841 kwh/ mês 7% MCEC 29,5L/s 86400s/dia 30dias/mês = L/mês=76464 m 3 /mês 5841kWh/mês/76464m³/mês =0,08kWh/m³

16 Conclusões Nos testes realizados observou-se elevada eficiência para remoção de E.coli: dependendo da vazão (dose UV): o Teste com efluente de UASB+FB variou de 96,8% a 99,5% remoção de E.coli para as vazões de 46 L/min e 18 L/min, respectivamente; dependendo da qualidade do efluente tratado: O teste com água do LA filtrado (UV-T>85%) implicou em eficiência média de 99,986% (3,9 log de remoção de E.coli); Consumo energético estimado em 0,08 kwh/m³ tratado.

17 Próximos passos Determinar eficiência de desinfecção UV em piloto com as mesmas condições hidráulicas da ETE; Efluente LA (2/3) oxidante e coagulante Filtro UV Efluente UASB+FB (1/3) B Mistura, sedimentação e desinfecção Legenda: B Bomba centrífuga Ponto de coleta

18 Agradecimentos Empresa Trojan-UV, principalmente ao engenheiro José Fragoso, pelo suporte na condução do ensaio piloto. MATC (SABESP) pelo empréstimo dos reatores UV para a realização dos testes; Equipe SABESP: o José Carlos Nicoletti Garcia - MCEC o Silvia Schneider Souza MCEC o Marcio Luiz Rocha P. Fernandes - MCEC o Marcelo Kenji Miki - TXE

19 Obrigado Nome : Allan Saddi Arnesen Cargo: Engenheiro Dados para contato: Tel. (11) aarnesen@sabesp.com.br SaneamentoSabesp