Tema Central: "A crise da água e suas consequências no século XXI"

Transcrição

1 Tema Central: "A crise da água e suas consequências no século XXI"

2 Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Sabesp Diretoria de Sistemas Regionais - R Unidade de Negócio Baixo Tietê e Grande RT Engº Erivelton Bortoli dos Santos Tecgo Nilton da Costa Pimenta Técn. Rosane Ogusku Est. Grabriel Dantas Brolio LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO - PARÂMETROS DE CONTROLE E PROJETO PARA ETES EM COMUNIDADES DE MÉDIO E PEQUENO PORTE

3 OBJETIVO Avaliação de parâmetros operacionais com identificação de taxas e condições limites para atendimento a exigências Comparação da performance entre sistemas diferentes (Facultativa x Australiano x Maturação) Avaliar a aderência ou compatibilidade entre os resultados pela modelagem com base na literatura e os obtidos nos laudos de monitoramento

4 ÍNDICES DE ATENDIMENTO POR SANEAMENTO BÁSICO SEGUNDO O SNIS

5 EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO DE POLUENTES POR TIPO DE TRATAMENTO Tipo de tratamento Matéria orgânica (% remoção DBO) Eficiência da remoção Sólidos em suspensão (% remoção SS) Nutrientes (% remoção nutrientes) Bactérias (% remoção) Preliminar Não remove Primária Não remove Secundária Não remove Terciária Até 99 Até 99,999

6 VIABILIDADE DE ATENDIMENTO PARA UNIVERSALIZAÇÃO COBERTURA EFICIÊNCIA

7 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Forma simplificada de tratamento de esgotos Processos físicos, biológicos e ou bioquímicos ocorre a transformação de compostos orgânicos em compostos minerais ou orgânicos mais estáveis. Comprovada viabilidade para cidades de médio e pequeno porte do nosso país Grandes áreas para execução das lagoas Reduzido custo do empreendimento Condições climáticas adequadas Baixa complexidade operacional Qualidade dos efluentes compatível com os requisitos dos mananciais receptores do efluente tratado?

8 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

9 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Lagoa de Maturação: Td = 5-7 dias Profundidade = 0,8 1,2 m Lagoa Faculta=va: Td = dias Profundidade = 1,5 2,5 m Tx apl superf = 100 a 350 Kg DBO/ha/d Lagoa Anaeróbia: Td = 3-6 dias Profundidade = 3-5 m Tx apl volum = 0,1 a 0,35 Kg DBO/m3/d

10 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Jales - Patos na ETE Jales Jales - visita à ETE - alunos de Engª de Alim. Fund. Educ. Fernandópolis - FEF

11 DIMENSIONAMENTO E CÁLCULO DA EFICIÊNCIA DO SISTEMA Modelo Hidráulico Fluxo em pistão Mistura completa Mistura completa série Fluxo disperso em Esquema Características Fluxo se processa como um êmbolo, sem misturas longitudinais. As partículas mantém a sua identidade e permanecem no tanque por um período igual ao tempo de detenção hidráulico. (tanques longos, elevada relação comprimentolargura) As partículas que entram no tanque são imediatamente dispersas em todo o corpo do reator. O fluxo de entrada e saída é contínuo (tanques circulares ou quadrados) Os reatores de mistura completa em série são utilizados para modelar o regime hidráulico que existe entre os regimes ideais de fluxo em pistão e mistura completa Série uma unidade (mistura completa), série infinita (fluxo em pistão) O fluxo disperso é obtido em um sistema qualquer com grau de mistura intermediário entre os dois extremos de fluxo pistão e mistura completa

12 MODELAGEM COM O REGIME DE FLUXO DISPERSO S = S [(1 ) 2 /(2 ) (1 2 /(2 ) ] a d a d + a e a e 1/(2 d ) 0 4 a e / ) d 0,410 (0,981+ 1,385 H / B) [( 3 ( B + 2H ) T )/(4 L B H) ] ( H / L) ( H / B) = 0,102 µ D a = 1+ 4 K d T D K = 0,132 x Log Ls 0,146 Ls = 50 x 1,072 T (T = Temperatura média do ar) B largura (m) L comprimento (m) H profundidade (m) T D tempo de detenção (dias) µ - viscosidade cinemáxca da água (m 2 /d)

13 RESULTADOS E CONCLUSÃO LEVANTAMENTO DAS CARGAS AFLUENTE, EFLUENTE E MÉDIA POR HABITANTE (g DBO/hab) Carga média com valor de 71,43 g de DBO por habitante por dia

14 RESULTADOS E CONCLUSÃO Cargas de DBO e cota de esgotos em comunidades de maior porte UNIDADE Comunidades Operadas com Tratamento de Esgoto Sanitário População Atendida com Coleta Carga Afluente por habitante Cota por habitante dez/12 (hab) (mg/l) l/dia SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade SABESP Comunidade Média

15 RESULTADOS E CONCLUSÃO Cota de esgotos em comunidades de menor porte (< hab) Valor médio em torno de 124 L/hab/dia NBR L/hab/dia (residências padrão médio)

16 RELAÇÃO ENTRE O TEMPO DE DETENÇÃO E A EFICIÊNCIA DO SISTEMA É importante avaliar a concentração de DBO afluente (parâmetro relativo)

17 ETE ANÁLISE DOS SISTEMAS DE TRATAMENTO TIPO AUSTRALIANO Conc. Méd afluente (mg/l) Conc. Méd efluente (mg/l) Eficiência média Tempo de detenção total (d) Tempo de detenção parcial (d) Anaeróbia FacultaXva 1 FacultaXva 2 Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade %

18 ANÁLISE DOS SISTEMAS DE TRATAMENTO TIPO AUSTRALIANO Tempo de detenção; Performance - linhas de tendência dos gráficos Porém, maior tempo de detenção não teve a maior eficiência e também o de menor tempo de detenção não teve a menor eficiência DBO afluente variando entre 400 a 700 mg/l Apenas a comunidade 21, Td 7,9 dias, não atingiu 80 % de eficiência Comunidades com Td < 10 d - eficiência na remoção de DBO > 80 %; A Nº 2, Td 9,2 d; 92 % de eficiência; DBO afl = 500 mg/l e efl = 38 mg/l.

19 SISTEMA AUSTRALIANO COM LAGOA DE MATURAÇÃO ETE Conc. Méd afluente (mg/l) Conc. Méd efluente (mg/l) Eficiência média Tempo de detenção total (d) Tempo de detenção parcial (d) Anaeróbia FacultaXva Maturação Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Comunidade % Dentro de um mesmo patamar de Td, observa-se que a performance em termos de remoção de DBO foi comprometida com a Maturação

20 LAGOA FACULTATIVA CÉLULA ÚNICA Comunidade Méd afluente Méd efluente Eficiência média População Carga média por habitante (g DBO) Largura (m) Comprimento (m) Profundidade (m) Tempo de detenção total (d) L/B facultativa Taxa de aplicação - laudos (KgDBO/ha/d) Taxa de aplicação facultativa - Teórica (KgDBO/ha/d) % % % % % % % % % % % % % % % %

21 Comunidade % % % % % % % % % % 84% % 84% % 84% % 84% % 82% % 80% % % % % % % % % % % 78% % 77% % 73% % 71% % % % % Média Méd afluente Méd efluente Eficiência média População Carga média por habitante (g DBO) Largura (m) Comprimento (m) Profundidade (m) Tempo de detenção total (d) L/B facultativa Taxa de aplicação - laudos (KgDBO/ha/d) Taxa de aplicação facultativa - Teórica (KgDBO/ha/d)

22 LAGOA FACULTATIVA CÉLULA ÚNICA Eficiência - função do tempo de detenção Aumento da média efluente x redução da eficiência Limite para eficiência de 80 % - taxa de aplicação < 335 Kg DBO/ha Td <= 17,6 d não assegurava 80 % de eficiência na remoção de DBO

23 AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DA LITERATURA NO DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS FACULTATIVAS Comunidades com menor tempo de implantação das lagoas, tomando como referência o ano de 1999 ETE Méd. afluente Méd. efluente Eficiência média Eficiência projetada Eficiência média - Mistura completa Taxa de aplicação projetada (KgDBO/ha/d) Taxa de aplicação facultaxva (KgDBO/ha/d) Tempo de detenção total (d) Comunidade Comunidade Comunidade Comunidade Comunidade Comunidade L/B FacultaXva

24 ADOTADO O REGIME DE FLUXO DISPERSO >es concentrações afluentes >es eficiências (diferença - afluente e efluente) Diferença da eficiência projetada e monitoramento de 1 a 9 %; Média - 3,33 % Comunidade 28 - > divergência entre projetada (88 %) e a obtida (80 %) - Afluente foi relativamente baixa, o que reduz a eficiência (valor relativo)

25 SISTEMA COMPOSTO POR LAGOA FACULTATIVA SEGUIDA DE LAGOA DE MATURAÇÃO ETE Méd. afluente Méd. efluente Eficiência média Eficiência projetada Taxa de aplicação projetada (KgDBO/ha/d) Taxa de aplicação facultativa (KgDBO/ha/d) Tempo de detenção total (d) Comunidade % ,4 4,4 Comunidade % ,5 4,0 Comunidade % ,1 2,3 Comunidade % ,6 1,7 Comunidade % ,6 3,1 Eficiência foi função do tempo de detenção Performance desejável, com eficiência acima de 85 % Td relativamente elevado x outros sistemas - idade do tratamento - meio de plano de projeto L/B Facultativa

26 AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DA LITERATURA NO DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS FACULTATIVAS SEGUIDAS DE MATURAÇÃO Eficiência calculada equivale aos valores encontrados no monitoramento As maiores relações L/B apresentaram maior eficiência, porém o tempo de detenção também era maior

27 COMPARAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE TRATAMENTO ANALISADOS Referência - tempo de detenção - espelha o tamanho ou porte da ETE Tipo de tratamento e tempo de detenção médio (d) Anaeróbia com Facultativa Anaeróbia com Facultativa e Maturação Facultativa única Facultativa com Maturação Eficiência média (%) a a a a a 77

28 ALCANCE DE CADA UM DOS SISTEMAS EM FUNÇÃO DO Td Anaeróbia com FacultaXva Anaeróbia com FacultaXva e Maturação FacultaXva única FacultaXva com Maturação 91 a a a a a 77 Australiano - menor tempo de detenção para a mesma faixa de eficiência das demais Associação da Maturação ao sistema houve uma aparente perda de eficiência Lagoa de Maturação tem por função o polimento do efluente

29 COMPARAÇÃO SOB A ÓTICA FINANCEIRA ENTRE SISTEMA AUSTRALIANO COM MATURAÇÃO E FACULTATIVA SEGUIDA DE MATURAÇÃO Comunidade Custo da obra (R$) Volume total do sistema (m 3 ) População (hab) População (Censo de 2010) População futura Custo específico R$/hab R$/m 3 Australiano com Maturação FacultaXva com Maturação , ,15 35, , ,69 39,33 Australiano - custo da obra foi menor em torno de 15 % Demanda de área para implantação também é reduzida em cerca de 10 % No mesmo tempo de detenção são esperados melhores resultados no sistema australiano, porém sua aplicação não é irrestrita

30 CONCLUSÕES/RECOMENDAÇÕES FINAIS Lagoas de estabilização atendem satisfatoriamente à demanda existente Preferencialmente deve ser avaliada a possibilidade de implantação de Sistema Australiano, e diante da necessidade, de polimento através de Lagoa de Maturação Com reduzidos tempos de detenção e boa eficiência é possível a hipótese de eficiências superiores aos 50 e até 60 % na remoção de DBO na Lagoa Anaeróbia, como prevê a literatura As comparações entre modelagem e resultados validam as formulações e equações sugeridas pela literatura As taxas de aplicação recomendadas pela literatura estão abaixo dos valores encontrados e que atendem às exigências de eficiência dos sistemas Sistemas Australianos, que em primeira avaliação se encontravam saturados (sob a análise do tempo de detenção), sugerem um estudo pormenorizado, com monitoramento da DBO afluente e efluente na Lagoa Anaeróbia e depois na Lagoa Facultativa, reavaliando os parâmetros indicados na literatura

31 Sendo assim, tudo quanto vier à mão para realizar, faze-o com o melhor das tuas forças, porquanto para o Sheol, a sepultura, para onde vais, não há atividade, trabalho, reflexão, planos, conhecimento, saber, nem nada. Eclesiastes 9:10 MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO E FIQUEM COM DEUS! eriveltonbs@sabesp.com.br ncpimenta@sabesp.com.br rogusku@sabesp.com.br gabriel_brolio@hotmail.com