PROJETO DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO TORRES BIODIGESTORAS OVAIS DE CONCRETO PROTENDIDO

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1 PROJETO DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO TORRES BIODIGESTORAS OVAIS DE CONCRETO PROTENDIDO 1

2 PROJETO DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO TORRES BIODIGESTORAS OVAIS DE CONCRETO PROTENDIDO 1. O Mercado de Saneamento Básico no Brasil 2. Solução Tecnológica 3. Resultado Econômico 4. Conclusão 5. Qualificação do Grupo Proponente 1. O Mercado de Saneamento Básico no Brasil. Quase metade da população do Brasil não tem coleta de esgoto. De acordo com pesquisa do IBGE apresentada no Plano Nacional de Recursos Hídricos, 47,8% dos municípios não coletam nem tratam os esgotos. Entre os 52,2% dos municípios têm o serviço de coleta, 20,2% coletam e tratam o esgoto coletado e 32% só coletam. Concluíse então que o mercado de tratamento de esgoto no Brasil representa 79,8% do total de esgoto produzido no país. "O lançamento de esgotos domésticos nos corpos hídricos é o principal problema de qualidade das águas", afirma a Agência Nacional de Águas (ANA) no Plano Nacional de Recursos Hídricos. A construção de estações de tratamento de esgoto é um dos desafios do Brasil para melhorar a questão hídrica no país. O Plano ressalta que um dos problemas mais sérios é a falta de precisão dos tratamentos realizados no país. "A maior fonte de poluição das águas por esgotos não está relacionada à parcela da população sem rede coletora e sim àquela com rede, incluindo parte da que tem tratamento, haja vista as baixas eficiências, associadas à precária operação muitas vezes encontrada". Uma vez que a cobertura do serviço de esgotamento sanitário é reduzida e o tratamento do esgoto coletado não é abrangente, o destino final do esgoto sanitário contribui ainda mais para um quadro precário. Nas últimas décadas, o Brasil teve ganhos significativos em relação ao aumento da distribuição de água, mas não houve avanços expressivos na coleta e tratamento de esgotos. 2

3 Este quadro requer uma resposta mais eficiente dos segmentos envolvidos, tanto públicos como privados, de forma a dotar as cidades de sistemas de tratamento realmente eficazes, que é a razão básica desta proposição, associado com os objetivos empresariais envolvidos. O projeto aqui em consideração se baseia na bem sucedida experiência alemã de tratamento de efluentes domésticos, industriais e de águas já poluidas dos cursos de água, aliada à capacidade das empresas brasileiras de construção civil. 2. Solução Tecnológica. A tecnologia adotada neste projeto tem como filosofia implantar sistemas de tratamento de esgoto com as seguintes características principais: Utilização Tanques Biodigestores Ovais de Concreto Protendido TBOCP para o tratamento (anaeróbico) da lama do esgoto como elemento estrutural central do processo, com capacidade de produção de lama desativada e liberação de água limpa para os cursos d água. A principal vantagem destes tanques é a relação volume útil x dimensão da estrutura muito favorável em termos de custos de construção e de utilização racional de áreas. Atender aos requisitos das mais modernas instalações de tratamento de esgoto em termos de eliminação de compostos de carbono, nitrogênio e fosfatos como também dos materiais residuais das peneiras e filtros, areia e outros sólidos presentes no esgoto bruto dando a estes componentes a devida deposição ambientalmente amigável de acordo com os limites estabelecidos nas normas brasileiras e internacionais aplicáveis. A Lama de Esgoto produzida no processo de digestão que ocorre no interior dos TBOCP s bem como o gás metano produzido no processo de bio-digestão serão utilizados como matéria prima para a geração de energia elétrica, calor de processo ou como insumo para a produção de fertilizantes. A solução tecnológica é baseada na experiência de um grupo de empresas alemães que atuam neste segmento a mais de 40 anos e foi utilizada em dezenas de projetos de Estações de Tratamento de Esgoto - ETEs na Alemanha, Austrália, Suiça, Singapura e Croácia gerando excelentes resultados em termos de econômicos e ambientais. 3

4 2.1 Descrição do Sistema de Tratamento. Componentes do Sistema. Conjunto de unidades de tratamento, equipamentos,órgãos auxiliares, acessórios e sistemas de utilidades cuja finalidade é a redução das cargas poluidoras do esgoto sanitário, tratamento e destinação da matéria residual resultante do processo. ÓRGÃOS AUXILIARES DE ENTRADA, DESVIOS E EXTRAVASORES GRADES DESARENADOR ELEVATÓRIA DE ESGOTO BRUTO E DEMAIS ELEVATÓRIAS DECANTADORES TANQUE DE AERAÇÃO AERAÇÃO MECÂNICA SUPERFICIAL AERAÇÃO POR AR DIFUSO BIODIGESTOR ANAERÓBIO ESTABILIZAÇÃO E DESIDRATAÇÃO DO LODO SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE REUSO 4

5 2.2 Funções dos Tanques Biodigestores. As instalações dos tanques biodigestores de concreto protendido tem por finalidade realizar a digestão anaeróbica do efluente orgânico originado do esgoto tratado. Fig. 1 Tanque Biodigestor Oval de Concreto Protendido Fig. 2 Tanques Biodigestores da UTE de Nürenberg-Alemanha 5

6 Durante o processo de digestão cria-se essencialmente gás metano que é armazenado em tanques e que poderá ser utilizado para a produção de energia elétrica. Após um processo de digestão de aproximadamente 20 dias o lodo digerido é desaguado em filtro-prensa para que o teor de sólidos aumente. Esta lama desativada também pode ser utilizada como combustível de uma termelétrica convencional. Um sistema eficaz de purificação deve ser instalado com o fim de eliminar os odores produzidos na instalação. 6

7 2.2.1 Detalhes Construtivos dos Tanques Ovais Biodigestores. 7

8 2.3 Vantagens Comparativas da Tecnologia Adotada. A qualidade do tratamento (95%) é superior aos parâmetros praticados no Brasil sem aumento de custos. Esta qualidade permite a oferta de água de reuso para fins industriais e considerando que as tarifas de água (categoria industriai) são as mais elevadas, isto irá gerar uma economia que favorece o balanço financeiro do projeto. A solução tecnológica utilizada permite concentrar o tratamento em ETEs de grande e médio porte com ganhos em economia de escala. Esta concentração se deve ao uso dos Tanques Biodigestores de Concreto Protendido que combina grande capacidade volumétrica com baixo custo de construção A variável ambiental esta integrada no projeto. A vantagem de se concentrar as ETEs em unidades de grande e médio porte evita transtornos para a população, minimizando os impactos ambientais evitando desmatamento e desapropriações de terrenos, facilitando também a logística de transporte de insumos e de retirada de rejeitos. O processo adotado permite utilizar o gás metano e o lodo como insumos para a produção de energia elétrica com capacidade de atender a todo o consumo da ETE e disponibilizar o excedente para comercialização na rede. 8

9 2.4 Planta de Referência. A seguir serão apresentados dados da Planta de Referência para efeitos deste Plano de Negócios: Nome da Unidade: Köln-Stammheim Colônia/Alemanha Dados de Projeto Dados Dimensionais População e População Equivalente ha Pico de Influxo de Água (Seca) 4.7 m 3 /s Fluxo Máximo Combinado 9.2 m 3 /s Dados Operacionais (2008) População Equivalente Conectada ha Quantidade Anual de Esgoto Tratado m 3 /a Quantidade de Esgoto Anual Apurado m 3 /a 96.8% CSB, equivalente a t/a 85.6% N t t/a 96.5% P t 760 t/a Quantitativos de Rejeitos (Matéria Prima) Lama Resíduos Retidos Areia Separada t/a t/a t/a 9

10 ESQUEMA DA ETE LEGENDA Tratamento de Águas Residuais 1. Estação da bomba de afluentes (incl. estação de bombeamento de retorno de lodo ativado 1º estágio): 9 parafusos, 1,8-3,1 m3 / s cada, capacidade total 20,4 m3 / s, 3,40 m de altura 2. Tratamento mecânico (4 esteiras): dispositivo de peneria: diâmetro do furo 10 milímetros - Separador de areia aerada, l = 35 m, w = 4 x 5 m - Estação de tratamento de areia - 2 prensas de triagem 2a. Tela de refluxo de lamas: 2 telas finas, espaço da haste 3 mm 3. Sistema de aeração (alta carga): volume total = m3, 4. Sedimentação Intermediária: 12 tanques longitudinais com placas raspadoras, volume total = m3, l / c / a 10 / 75 / 3,6 m ou 10 / 75 / 2,9 m 5a. Estação Intermediária de bombeamento : parafusos diam. 1,90-2,60 m, desempenho total = 11,20 m3 / s + 3 bombas de imersão 0,5 m3 / s cada, transportando a 2,20 m 5b. Estação de bomba de retorno de lodo ativado Estágio 2: 4 parafusos diam 1,60-1,90 m, rendimento de transporte total 3,60 m3 / s, transportando a 1,10 m de altura 5c. Estação de bomba de retorno de lodo ativado Estágio 3: 3 bombas de parafuso com rendimento de transporte total de 4,1 m3 / s, transportando a 3,45 m de altura 6. Sistema de aeração (baixa carga) com nitrificação e desnitrificação : desnitrificação volume variável (40-65%), volume total = m3, l / c/ a 18 / 75 / 4,8 m ou 20 / 152 / 4,6 m 6a. Estação de compressores: 12 compressores para arejar o tanque de aeração, 250 KW KW 7. Tanques de sedimentação: 8 cilindros, diam 65 m ou 70 m, profundidade de 3,4 m a 6,2 m, volume total = m3, superfície total = m bombas de elevação de água: HP01: 4 bombas de hélice, 2,35 m3 / s a 4,70 m3/ s, HP02: 3 bombas centrífugas,1,0 m3 / s, HP03: Vazão 100 l / s,: HP04: 3 bombas centrífugas.1,0 m3 / s 9. Unidade de filtragem biológica: 48 unidades de filtros, wl/c/a 9,3 / 7,9 / 3,00 m por unidade, superfície total de filtragem m3 10. Eliminação de fósforo: - Precipitação simultânea nas fases de aeração - Precipitação na unidade de filtragem 10

11 Tratamento da Lama 11. Adensadores Preliminares (6): volume total = m3, diam. 16 m, altura de 6,8 m 12. Digestão da lama: 5 tanques ovais = volume total m Adensadores Secundários: volume total = m3, diam. 12 m, altura de 6,8 m 14. Unidade de secagem de lama residual: 3 centrífugas, 80 m3 / h cada, e uma tela-prensa de 100 m3 / h 15. Estação de bombeamento de um excesso de lodo ativado (HLB): 4 bombas de parafuso excêntrico, rendimento de transporte total de 680 m3 / h, transportando 20,00 m de altura Estação 2 de bombeamento de lama ativadas excedente (SLB), 5 bombas de parafuso excêntrico, rendimento de transporte total de 250 m3 / h, transportando 9,20 m de altura 16. Estação de bombeamento de lama flutuante 17. Unidade de tratamento por processo biológico de água: volume total de tratamento VTOTAL = m3 18. Tanque de gás: 3 recipientes sem pressão de gás seco, volume total = m3, diam. 20 m, altura de 4,8 m 19. Secadores de lama: 3 centrífugas, 100 m3 / h cada Outras instalações 20. Estação de elevação da pressão de gás: 3 compressores rotativos, até N m3 / h cada 21. Unidade central de calor e energia: um motor a óleo diesel, 3 motores a gás Otto, performance total: 6,3 MWe e 8,7 MWth 22. Unidades de tratamento de ar (5): volume total de ar tratado = m3 / h 23. Central de controle operacional e centro de comunicações 24. Oficina 25. Instituto de Águas Residuais 26. Vila de educação ambiental 27. Acesso e área de proteção contra enchentes. 11

12 3. Resultados Econômicos. Nas Planilhas anexas são apresentados os dados iniciais de uma simulação de desempenho econômico financeiro para uma ETE que adota a solução tecnológica aqui apresentada, com capacidade para atender a uma população equivalente de 1 milhão de habitantes, bem como os resultados econômicos e financeiros esperados. 4. Conclusões. A solução tecnológica apresentada para estações de tratamento de esgoto no Brasil considera que os resultados do tratamento, em termos de qualidade técnica e ambiental, representam um avanço significativo dentro do panorama hoje verificado no país. Um dos benefícios diretos desta visão é o potencial de disponibilizar água de reuso para fins industriais e comerciais. Do ponto de vista da engenharia de saneamento básico, a utilização de Torres Biodigestoras Ovais de Concreto Protendido oferece uma solução ótima em termos de ocupação de áreas e aproveitamento dos rejeitos do processo para finalidades produtivas, principalmente na geração de energia elétrica, tornando a instalação auto-sustentável energeticamente com as vantagens daí advindas em termos de custos operacionais. Além disto, a cogeração de energia elétrica se insere no marco institucional do setor elétrico brasileiro neste momento em que todas as fontes alternativas de energia são demandadas na modalidade de geração descentralizada de energia elétrica, para sustentar o forte crescimento econômico que ora o país vivencia. O excedente de energia elétrica será comercializado na rede pública de distribuição, gerando receitas adicionais para o empreendimento. Ao concentrar grande capacidade volumétrica em uma estrutura de baixa intensidade de material estrutural, os tanques biodigestores permitem o tratamento da lama gerada no processo com ocupação de áreas relativamente pequenas, diminuindo os custos da obra civil e permitindo a implantação modular das ETEs, conferindo economia de escala aos empreendimentos. 12

13 Por se tratar de tecnologia convencional, a parte mais expressiva dos componentes eletromecânicos das ETEs poderá ser adquirida no mercado nacional que já se dedica ao segmento de saneamento básico, associando esta vantagem à reconhecida capacidade e competência das nossas empresas construtoras em obras de grande porte, fatores que conferem um alto grau de nacionalização das unidades a serem implantadas. Os resultados econômicos e financeiros oferecidos aos empreendedores correspondem a retornos e condições de investimento muito favoráveis, considerando-se a realidade tarifária brasileira, Finalmente, o tratamento de esgoto é uma necessidade básica da sociedade brasileira com vistas à melhoria da saúde pública e a preservação ambiental. Portanto, o emprego de tecnologias mais avançadas, utilizadas nos países desenvolvidos, como a aqui apresentada está em sintonia com a visão de um Brasil moderno e eficiente na melhoria do IDH das nossas cidades e na preservação ambiental, dentro do contexto do mercado de saneamento básico. 5. Qualificação do Grupo Proponente. A solução tecnológica proposta tem por responsáveis três empresas alemãs abaixo descriminadas, associadas a um grupo de engenheiros e empresários brasileiros liderados pelo Engenheiro Everton de Almeida Carvalho, Presidente da Associação Brasileira de Integração e Desenvolvimento Sustentável e Roberto Carvalho, Presidente da Mundo Limpo S.A., apoiado por consultores nas expertises relacionadas à implantação de projetos de sistemas de saneamento básico. Empresas do Consórcio Branti Alemanha Ingenieurbüro Branti GmbH Presidente: Engenheiro Mohand Branti Kästner Ingenieure GmbH Presidente: Engenheiro Dieter Kästner Sahcveständigen BmbH Presidente: Engenheiro Bernd Müller 13