GERENCIAMENTO DE GASES EM ESTAÇÕES SUSTENTÁVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO

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1 GERENCIAMENTO DE GASES EM ESTAÇÕES SUSTENTÁVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc. Assessoria de Pesquisa e Desenvolvimento Diretoria de Meio Ambiente e Ação Social

2 O PAPEL DA ETE ESGOTO ETE RIO Tratamento de esgoto no Brasil: ~40% Fonte: ANA (2017) INDÚSTRIA 2

3 A ETE SUSTENTÁVEL ECONÔMICO AMBIENTAL SOCIAL ETE INDÚSTRIA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA WASTE TO ENERGY GERENCIAMENTO DE SUBPRODUTOS: LÍQUIDO + SÓLIDO + GASOSO 3

4 GERENCIANDO O BIOGÁS EM UMA ETE Fonte: DWA (2010)... Não se gerencia o que não se conhece (mede)... 4

5 QUANTIFICAÇÕES DE BIOGÁS EM ETEs VAZÃO TEMPERATURA PRESSÃO MANOMÉTRICA TEORES DE CH 4, CO 2, O 2, H 2 S DQO (Afluente e Efluente) VAZÃO DE ESGOTO ACESSO ONLINE 5

6 Q BIOGÁS (Nm 3 /h) Q BIOGÁS (Nm 3 /h) MEDIÇÕES EM TEMPO REAL média diária TEMPO (dias) COMPORTAMENTO: VARIÁVEL PERIÓDICO NÃO-ESTACIONÁRIO Fonte: POSSETTI et al. (2013) 6

7 BIOGÁS: MEDIÇÕES X ESTIMATIVAS QUAL É A REFERÊNCIA? Source: SILVA et al. (2014) 7

8 QUANTO DE BIOGÁS ESTÁ DISPONÍVEL? (A) (B) Fonte: PROBIOGÁS (2017) 8

9 QUAIS FATORES INFLUENCIAM A TAXA DE PRODUÇÃO DE BIOGÁS? Fonte: PROBIOGÁS (2017) 9

10 COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS: CH 4 E H 2 S (A) (B) ODOR ENERGIA Fonte: PROBIOGÁS (2017) 10

11 COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS Fonte: Adaptado de PROBIOGÁS (2017), LOBATO (2011), DWA-M 361 (2011) e SPRENGER (2009) 11

12 SOFTWARE: ESTIMATIVAS DE BIOGÁS site.sanepar.com.br/probio/probio.zip 12

13 BIOGÁS EM ETEs DO PARANÁ ~ 31,4 x 10 3 tonch 4 /ano 13

14 ESTRATÉGIAS PARA GESTÃO SUSTENTÁVEL DO BIOGÁS INDICADORES, METAS E SIMULAÇÕES: Linha de base Fonte: CARVALHO E POSSETTI (2017) 14

15 QUEIMA EFICIENTE DE BIOGÁS Ef < 50% VENTO, CHUVA, IGNIÇÃO, TEMPERATURA, TEMPO, PRESSÃO, VAZÃO,... Ef > 99% Fonte: WAGNER et al. (2017) 15

16 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BIOGÁS ETE OURO VERDE FOZ DO IGUAÇU (ONLINE): S = 30 kva NET METERING 16

17 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA: ETE BELÉM CS BIOENERGIA META OBRA Lodo: 900 m 3 /dia RSU: 120 ton/dia Biogás: m 3 /dia Eletricidade: 21 GWh/ano 17

18 TRATAMENTO TÉRMICO E USO ENERGÉTICO DE LODOS E ESCUMAS ALTERNATIVA PARA ETEs DE GRANDE PORTE: SECAGEM COMBUSTÃO CINZAS LODO EM COMBUSTÃO LODO SECO - REDUÇÃO EM MASSA - AUTOSSUSTENTABILIDADE ENERGÉTICA 18

19 BALANÇO DE MASSA: SISTEMA PILOTO DE SECAGEM E COMBUSTÃO DE LODOS LODO ÚMIDO (123 37) kg/h GASES QUENTES Redução massa/volume Higienização Otimização operacional REDUÇÃO: ~90 % LODO SECO (43 7) kg/h CINZAS (13 3) kg/h Fonte: POSSETTI et al. (2015) 19

20 TRATAMENTO TÉRMICO DE LODOS ENERGIA TRANSFERÊNCIA DE CALOR PISO RADIANTE SOLAR BIOGÁS LEITO DE HIGIENIZAÇÃO ALTERNATIVA PARA ETEs DE PEQUENO E MÉDIO PORTE 20

21 STHIL: SECAGEM DO LODO 0 dias / ~19% ST 3 dias / ~20% ST Fonte: WAGNER et al. (2016) 7 dias / ~48% ST 10 dias / ~88% ST 21

22 BALANÇO DE MASSA DE DQO 100% 24-30% 10-20% 14-24% 16-18% 4-5% 8-10% Fonte: SOUZA (2010) 22

23 MEDIÇÕES DE METANO DISSOLVIDO Fonte: NELTING et al. (2017) 23

24 RECUPERAÇÃO DE BIOGÁS DISSOLVIDO NO ESGOTO Biogás ~ 5 m Esgoto Reator UASB DIMER 24

25 USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO - remoção de sulfeto: > 80% - dosagem automática 25

26 USO DE NITRATO DE CÁLCIO Média 47 ppm Picos de 257 ppm Média 23 ppm Picos de 126 ppm Média 1,42 ppm Picos de 32 ppm Média 0,55 ppm Picos de 13 ppm Fonte: GOMES da COSTA et al. (2017) 26

27 USO DE OUTROS PRODUTOS FeCl 3 Redução de sulfeto: ~30% Ca(OH) 2 Fixação de sulfeto: > 58% 27

28 OXIDAÇÃO VIA AERAÇÃO BIODOME Redução de sulfeto: > 95% 28

29 BIOFILTRAÇÃO 2 - TORRE DE ADSORÇÃO 3 - BIOTRICKLING 1 - BIOFILTRO > 99% H2S 73% H2S 47% Tolueno > 90% H2S 29

30 MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO Identificação de pontos de emissão Detecção de falhas do sistema Planejamento do controle de odor 30

31 CORTINAS VERDES Gases 31

32 SOLUÇÃO INTEGRADA: EXEMPLO REMOÇÃO DE ESCUMA ENCLAUSURAMENTO DESTRUIÇÃO DO GÁS 32

33 SEGURANÇA EM ETEs: ÁREA CLASSIFICADA NBR IEC /2009 Misturas explosivas: 4,4 a 16,5% CH 4 + > 11,6 % O 2 Fonte: RIETOW et al. (2017) Fonte: PROBIOGÁS (2015) 33

34 SEGURANÇA EM ETEs: EXEMPLO COM BAIXO TEOR DE METANO RAIO E ÁREA DE INFLUÊNCIA Método Shock Wave (TNO) ZONA DE SOPREPRESSÃO Fonte: RIETOW (2016) 34

35 FERRAMENTAS: GESTÃO X DECISÃO 1) AFME 2) ACV Fonte: AMARAL et al. (2016) Fonte: SHIRADO et al. (2015) 35

36 DIRETRIZES + CAPACITAÇÃO NORMAS E GUIAS MISSÕES WORKSHOPS E TREINAMENTOS 36

37 CENTRO DE TRATAMENTO DE ESGOTO SEONAM - COREIA DO SUL 37

38 GRUPOS DE TRABALHO E REUNIÕES COM COMUNIDADES 38

39 INCT ETEs SUSTENTÁVEIS Linha Pesquisa 2 Gerenciamento de emissões gasosas e aproveitamentos energéticos em ETEs Fase gasosa Esgoto bruto Linha Pesquisa 1 Gerenciamento do sistema de coleta e transporte de esgoto Fase líquida Linha Pesquisa 4 Remoção de microcontaminantes, remoção e recuperação de nutrientes e produção de água para reuso Fase sólida Linha Pesquisa 3 Gerenciamento e valoração dos subprodutos sólidos do tratamento de esgoto Linha Pesquisa 5 Aspectos legais e institucionais, gestão e capacitação de pessoal 39

40 O USO DE BIOGÁS DE ETEs NO BRASIL FOZ DO IGUAÇU - PR SÃO JOSÉ DOS PINHAIS - PR IBIRITÉ - MG BARUERI - SP BETIM - MG RIBEIRÃO PRETO - SP FEIRA DE SANTANA - BA MONTES CLAROS - MG ETE SUSTENTÁVEL... BELO HORIZONTE - MG 40

41 CONTINUAÇÃO NO PARANÁ... PROGRAMA PARANÁ BEM-TRATADO: ,00 41

42 CONSIDERAÇÕES FINAIS GESTÃO DE GASES ETEs SUSTENTÁVEIS OPORTUNIDADES X DESAFIOS 42

43 OBRIGADO! Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc

44 CETS - CENTRO DE TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS SANEPAR Curitiba-PR