AVALIAO DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE UMA PLANTA DE

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO OPERACIONAL DE UMA PLANTA DE LODOS ATIVADOS: ESTUDO DE CASO ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES – SANASA - CAMPINAS • Autores: Luis Gustavo Alves de Lima José Gabriel Aboin Gomes Camargo

LOCALIZAÇÃO DE CAMPINAS - SP

DADOS E INFORMAÇÕES DA SANASA CAMPINAS Base: dezembro/2018

DADOS E INFORMAÇÕES DA SANASA CAMPINAS Gerência de Operação de Esgoto : 5 Coordenadorias : TS 1, TS 2, TS 3, TS 4, TS 5 Setor TS 5 ( ETE Sousas, ETE Arboreto e Pequenas ETE’s) § Dinâmica de recebimento de ETEs e desativação ETEs. § Operação atual de 8 ETE’s de 2, 0 a 8, 0 L/s e em processo de desativação 4 ETE’s. § Ano de 2013 – 13 ETE’s § De 2012 a 2019 8 ETEs desativadas. § Operação com equipe volante.

MOTIVAÇÃO “É fazendo que se aprende a fazer aquilo que se deve aprender a fazer. ” - Aristóteles § Embora seja a concepção bastante adotada em nível mundial. Não são muito divulgados casos de operação em plantas de escala plena. § Acompanhar a evolução da tecnologia. Uso de tanques e decantadores em novos materiais. Automação incorporada ao sistema. § Compartilhar e trocar experiências sobre a operação de estações que adotem essa concepção de tratamento.

OBJETIVOS: § Fazer um comparativo dos principais parâmetros de projeto com os atuais resultados alcançados na operação da ETE no ano de 2018 e com os recomendados pela literatura. § Através de indicadores de desempenho avaliar a eficiência na remoção de DBO e de nutrientes N e P. § Avaliar a estabilidade do processo e adequação do descarte de lodo. § Identificar possíveis melhorias. § Fazer uma avaliação do consumo energético da ETE.

ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES - CONCEPÇÃO § Inicio de operação : Agosto de 2017 § Vazão de 3, 0 L/s (Projeto) = 260 m 3/dia § População 1628 hab. 520 apartamentos § Estação “provisória” que trata exclusivamente o esgoto do condomínio Parque das Constelações. Em construção EPAR Boa Vista – ETE definitiva com previsão de termino segundo semestre de 2019. § Concepção: Lodos Ativados – Aeração Prolongada com fluxo continuo.

ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES – VISÃO GERAL

ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES - FLUXOGRAMA

ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES -UNIDADES

SISTEMA DE AERAÇÃO

ETE PARQUE DAS CONSTELAÇÕES - OPERAÇÃO § Inspeção diária por equipe volante. § Realização diária da sedimentabilidade em coluna e cone Imhoff. Controle de turbidez. § Coletas para analises. § Realização semanal IVL e retirada de lodo excedente com caminhão esgota fossa. § Monitoramento e operação via Supervisório.

METODOLOGIA § Levantamento de dados e parâmetros de projeto e nos resultados da operação no ano base de 2018 e comparados com literatura técnica. § Coletas Compostas de entrada (afluente bruto) e saída (efluente tratado) analisados pelo laboratório próprio da SANASA segundo o Standard Methods of examination of water and wastewater. Amostragem: 8 amostras para DBO e fosforo e 6 para Nitrogênio. § Calculados medias anuais para os parâmetros A/M, Produção de Lodo, Retirada de lodo excedente, Eficiência na remoção DBO, Eficiência na remoção de Nutrientes. § Foram utilizados como referência para comparação os dados extraídos de VON SPERLING (2012), Norma ABNT NBR 12209 de 2011, Metcalf & Eddy (1991). § Para o consumo energético foi calculado índice de consumo de energia elétrica ICEE [k. Wh/m 3]e também consumo per capita [Kwh/hab. ano]. § Para avaliação do consumo energético foi utilizadas as referencias ALÉM SOBRINHO E JORDÃO (2001), JORDÃO (2009).

METODOLOGIA – FORMULAS - UTILIZADAS Q = vazão afluente So = concentração DBO afluente V = Volume do reator Xv = concentração de sólidos em suspensão voláteis. A = alimento e M = microrganismos. S = DBO saída Kd = coeficiente de respiração endógena fb = fração biodegradável θc = idade do lodo Y = coeficiente de produção celular t = tempo de detenção hidráulica.

METODOLOGIA – FORMULAS - UTILIZADAS

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO Vazão Média PROJETO ATUAL 3, 00 1, 5 UNIDADE 340 810 mg/L DBO saída 17 46 mg/L SST entrada 580 (SSV/SST =0, 75) mg/L SST saída 50 mg/L 95 93 UNIDADE FONTE E OBSERVAÇ ÕES L/s DBO entrada Eficiência Remoção DBO (indicador) LITERATURA % 110 a 400 mg/L METCALF &EDDY (1991)p. 109 (SSV/SST) 0, 60 a 0, 75 admissiona l VON SPERLING (2012) p. 46 % VON SPERLING (2012) p. 25 90 a 97

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO Vazão Média PROJETO 3, 00 ATUAL 1, 5 UNIDADE 340 810 mg/L DBO saída 17 46 mg/L SST entrada 580 (SSV/SST =0, 75) mg/L SST saída 50 mg/L 95 93 UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕ ES L/s DBO entrada Eficiência Remoção DBO (indicador) LITERATURA % 110 a 400 (SSV/SST) 0, 60 a 0, 75 90 a 97 mg/L METCALF &EDDY (1991)p. 109 admissional VON SPERLING (2012) p. 46 % VON SPERLING (2012) p. 25

RESULTADOS E DISCUSSÃO AMOSTRA 1 2 3 4 5 6 7 8 MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIO PADRÃO 1º QUARTIL 3º QUARTIL Remoção DBO [mg/L] BRUTO TRATADO 192 33 936 16 1716 46 1103 33 804 101 506 52 517 17 706 19 810 40 755 33 1716 101 192 16 462 28 509 18 1061 51 EF EM [%] 83 98 97 97 87 90 97 97 93 97 98 83 6 88 97 AMOSTRA 1 2 3 4 5 6 7 8 MEDIANA MAXIMO MINIMO DESVIO PADRÃO 1º QUARTIL 3º QUARTIL Remoção Fosforo [mg/L] BRUTO TRATADO 9, 6 7, 7 21, 0 9, 0 12, 7 5, 6 7, 9 4, 9 18, 7 8, 2 33, 6 6, 1 23, 6 8, 0 21, 0 9, 0 19, 8 7, 3 19, 8 7, 7 33, 6 9, 0 7, 9 4, 9 8, 4 1, 6 10, 4 5, 7 23 8, 8 § Os resultados apontam para uma estabilidade do processo. § Variação considerável dos valores de entrada (Bruto). EF EM [%] 19, 8 57, 1 55, 9 38, 0 56, 1 81, 8 66, 3 57, 1 54, 0 56, 1 81, 8 19, 8 18, 4 42, 5 64

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES Concentração SSV no Tanque de Aeração SSVTA 2. 180 2. 118 [mg. SSV/L] 2. 500 a 4. 000 1. 500 a 4. 500 [mg. SSV/L] VON SPERLING (2012) p. 64 ABNT NBR 12209/2011 Idade de lodo 22 30 dias 18 a 30 dias VONS SPERLING (2012) p. 43 TDH 23, 5 47, 22 horas 16 a 24 horas VON SPERLING (2012) p. 43 27, 41 29, 70 [Kg. SSV/dia] 5, 66 8, 50 m 3 0, 17 0, 14 admissional 0, 08 a 0, 15 admissional VON SPERLING (2012) p. 47 Produção de lodo por dia Quantidade de Lodo Excedente por dia A/M

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES Concentração SSV no Tanque de Aeração SSVTA 2. 180 2. 118 [mg. SSV/L] 2. 500 a 4. 000 1. 500 a 4. 500 [mg. SSV/L] VON SPERLING (2012) p. 64 ABNT NBR 12209/2011 Idade de lodo 22 30 dias 18 a 30 dias VONS SPERLING (2012) p. 43 TDH 23, 5 47, 22 horas 16 a 24 horas VON SPERLING (2012) p. 43 Produção de lodo por dia 27, 41 29, 70 [Kg. SSV/dia] Quantidade de Lodo Excedente por dia 5, 66 8, 50 m 3 A/M 0, 17 0, 14 admissional 0, 08 a 0, 15 admissional VON SPERLING (2012) p. 47

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES Concentração SSV no Tanque de Aeração SSVTA 2. 180 2. 118 [mg. SSV/L] 2. 500 a 4. 000 1. 500 a 4. 500 [mg. SSV/L] VON SPERLING (2012) p. 64 ABNT NBR 12209/2011 Idade de lodo 22 30 dias 18 a 30 dias VONS SPERLING (2012) p. 43 TDH 23, 5 47, 22 horas 16 a 24 horas VON SPERLING (2012) p. 43 Produção de lodo por dia 27, 41 29, 70 [Kg. SSV/dia] 50 - 200 mg/L IVL Quantidade de Lodo Excedente por dia 5, 66 8, 50 m 3 A/M 0, 17 0, 14 admissional VON SPERLING (2012) p. 178 50 – Ótima 200 - Média 0, 08 a 0, 15 admissional VON SPERLING (2012) p. 47

RESULTADOS E DISCUSSÃO § Embora valores ligeiramnete diferentes do projeto (idade de lodo, TDH, A/M, Produção de lodo apresentam coerência operacional - fator carga = Q x [DBO] § Pelos valores apresentados concentração de SSV no tanque de aeração 2. 180 (projeto) e 2. 118. Relação A/M 0, 14 atual contra 0, 17, Descarte de lodo 8, 5 m 3 contra 5, 6 projeto, IVL de 50 a 200 apontam que o descarte de lodo está adequado. § Decisão de não operar o leito de secagem. § Decisão de não operar o tratamento terciário baseado na qualidade do efluente e no fato da ETE ser desativada no futuro próximo. § Dificuldade Operacional para o descarte preciso do lodo. Estudo de um método de aferição um ponto de melhoria.

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES Eficiência Remoção SST (indicador) 98 92 % 85 a 95 % VON SPERLING (2012)p. 25 Eficiência Remoção P (indicador) 97% (com terciário) 50 (sem terciário) % 10 a 20 % VON SPERLING (2012 )p. 25 52 (com terciário) 30 (sem terciário) % 15 a 25 % VON SPERLING (2012)p. 25 11 1 a 3 [Kg/h]/[mg. O 2/ L] mínimo no Tanque Aeração (1, 5) mínimo mg. O 2/L NBR 12209/2011 Consumo Energético (ICCE) - indicador * 3 [k. Wh/m 3] 0, 25 a 0, 4 [k. Wh/m 3] JORDÃO (2009) Consumo Energético médio (atual) * {90} {k. Wh/hab. ano} {33 a 37} {KWh/hab. Ano} ALÉM SOBRINHO E JORDÃO (2001) Eficiência Remoção N (indicador) QTDE O 2 demandado (projeto)/oxigênio dissolvido no T. Aeração(atual)

RESULTADOS E DISCUSSÃO UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA Eficiência Remoção SST (indicador) 98 92 % 85 a 95 % VON SPERLING (2012)p. 25 Eficiência Remoção P (indicador) 97% (com terciário) 50 (sem terciário) % 10 a 20 % VON SPERLING (2012 )p. 25 52 (com terciário) 30 (sem terciário) % 15 a 25 % VON SPERLING (2012)p. 25 11 1 a 3 [Kg/h]/[mg. O 2/L ] mínimo no Tanque Aeração (1, 5) mínimo mg. O 2/L NBR 12209/2011 * 3 [k. Wh/m 3] 0, 25 a 0, 4 [k. Wh/m 3] JORDÃO (2009) * {90} {k. Wh/hab. ano} {33 a 37} {KWh/hab. Ano} ALÉM SOBRINHO E JORDÃO (2001) Eficiência Remoção N (indicador) QTDE O 2 demandado (projeto)/oxigênio dissolvido no T. Aeração(atual) Consumo Energético (ICCE) - indicador Consumo Energético médio (atual)

RESULTADOS E DISCUSSÃO PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA UNIDADE Eficiência Remoção SST (indicador) 98 92 % 85 a 95 % VON SPERLING (2012)p. 25 Eficiência Remoção P (indicador) 97% (com terciário) 50 (sem terciário) % 10 a 20 % VON SPERLING (2012 )p. 25 52 (com terciário) 30 (sem terciário) % 15 a 25 % VON SPERLING (2012)p. 25 11 1 a 3 [Kg/h]/[mg. O 2/L ] mínimo no Tanque Aeração (1, 5) mínimo mg. O 2/L NBR 12209/2011 * 3 [k. Wh/m 3] 0, 25 a 0, 4 [k. Wh/m 3] JORDÃO (2009) * {90} {k. Wh/hab. ano} {33 a 37} {KWh/hab. Ano} ALÉM SOBRINHO E JORDÃO (2001) Eficiência Remoção N (indicador) QTDE O 2 demandado (projeto)/oxigênio dissolvido no T. Aeração(atual) Consumo Energético (ICCE) - indicador Consumo Energético médio (atual) FONTE E OBSERVAÇÕES

RESULTADOS E DISCUSSÃO BRUTO NITRATO BRUTO NITRITO TRATADO NITRATO TRATAD O NITRITO 1, 4 0, 6 2 0, 3 1, 4 2, 4 1, 1 0, 2 0, 8 0, 5 0, 88 0, 1 1, 3 0, 8 1, 4 0, 06 0, 7 0, 1 0, 6 0, 1 1, 1 0, 4 1, 3 0, 7 § Considerável flutuações nos valores indicando uma instabilidade do processo. § Valores de remoção dentro da faixa estipulada por VON SPERLING (2012) 15 – 25%. § Possível ponto de melhoria.

RESULTADOS E DISCUSSÃO UNIDADE FONTE E OBSERVAÇÕES PARAMETRO PROJETO ATUAL UNIDADE LITERATURA Eficiência Remoção SST (indicador) 98 92 % 85 a 95 % VON SPERLING (2012)p. 25 Eficiência Remoção P (indicador) 97% (com terciário) 50 (sem terciário) % 10 a 20 % VON SPERLING (2012 )p. 25 52 (com terciário) 30 (sem terciário) % 15 a 25 % VON SPERLING (2012)p. 25 11 1 a 3 [Kg/h]/[mg. O 2/ L] mínimo no Tanque Aeração (1, 5) mínimo mg. O 2/L NBR 12209/2011 Consumo Energético (ICCE) - indicador * 3 [k. Wh/m 3] 0, 25 a 0, 4 [k. Wh/m 3] JORDÃO (2009) Consumo Energético médio (atual) * {90} {k. Whab. ano} {33 a 37} {KWh/hab. Ano} ALÉM SOBRINHO E JORDÃO (2001) Eficiência Remoção N (indicador) QTDE O 2 demandado (projeto)/oxigênio dissolvido no T. Aeração(atual)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

RESULTADOS E DISCUSSÃO § Identificado consumo elevado durante o estudo. ETE não tem dispositivo para controlar O 2 nos horários de menor demanda. § Fator de escala da planta. § Possibilidade de melhoria: Trabalhar com apenas 2 tanques para reduzir o consumo energético uma vez que TDH esta alto. Entretanto, a carga orgânica alta poderia interferir na eficiência da estação. § Possibilidade de melhoria: Programar CLP com intertravamento para desligar 1 dos aeradores durante a noite ou incluir na rotina de operação desligar um aerador atrelado a medição de O. D.

CONCLUSÕES § Valores adotados no projeto para DBO entrada para ETEs que atendem alguns condomínio de baixa renda. Avaliar caso a caso. § A estação se encontra com processo estabilizado e com eficiência para remoção de DBO dentro do padrão esperado e referenciado na literatura. § Com relação a remoção de nutrientes o fosforo apresentou remoção acima do valor citado na literatura e necessita de uma investigação mais detalhada. Com relação a remoção de nitrogênio atual esta dentro do esperado mas é um possível ponto de melhoria. § Com relação ao descarte de lodo o mesmo está adequado. § Foi identificado que o consumo energético esta elevado o era esperado para esta concepção de tratamento e têm considerável influência do fator de escala.

REFERÊNCIAS ABNT (2011) Elaboração de projetos hidráulicos-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários. NBR 12209. ALÉM SOBRINHO, JORDÃO E. P (2001) Pós tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, uma análise critica, in Pós tratamento de Reatores Anaeróbios, FINEP. APHA, AWWA, WEF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21. ed. Washington, DC: APHA, 2005. ESANA ENGENHARIA E SANEAMENTO AMBIENTAL (2014). Projeto Executivo de Estação de Tratamento de Esgotos – Loteamento Parque das Constelações Revisão 2 Campinas, São Paulo. JORDÃO, E. P (2009) Eficiência Energética em Tratamento de Esgoto. Revista DAE, 2009 METCALF & EDDY Wastewater engineering: treatment, disposal and reuse. Metcalf & Eddy, Inc. 3ª Edição. 1334 p -1991.

REFERÊNCIAS Ministério das Cidades – Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos, SNIS, 2006. VON SPERLING, M (2012). Princípios de tratamento biológico de águas residuárias. Volume 4, 3ª Edição. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG. WEF, (1997) ‘Energy Conservation in Wastewater Treatment Facilities, WFD-2.

AGRADECIMENTO OBRIGADO A TODOS POR PRESTIGIAR! “Se eu vi mais longe, foi por estar sobre ombros de gigantes. ” – Isaac Newton “A alegria que se tem em pensar e aprender faz-nos pensar e aprender ainda mais. ” - Aristóteles Agradeço também a todos que participaram para elaboração deste trabalho: Gerente Renato Rossetto e a Diretoria da SANASA pela oportunidade. A toda a equipe do setor TS 5 pelo envolvimento. A Assessoria de Impressa da SANASA pelas fotos e materiais disponibilizados. A Eng. Bruno Marcos Silveira e Eng. Murilo Ferracini pela revisão do artigo.

Luis Gustavo Alves de Lima Engenheiro – TS 5 Fone: 19 3348 -5639 - e-mail: luis. gustavo@sanasa. com. br DIRETORIA EXECUTIVA DA SANASA Diretor Presidente - Arly de Lara Romêo Procuradora Geral e Chefe de Gabinete – Maria Paula Balesteros Silva Diretor Administrativo – Paulo Jorge Zeraik Diretor Financeiro e de Rel. com Investidores – Pedro Cláudio da Silva Diretor Comercial – Luciano Soares Traldi Diretor Técnico – Marco Antônio dos Santos www. sanasa. com. br 3735 5000