gerenciamento de gases em estaÇÕes sustentÁveis de ... · sistema de coleta e transporte de...

Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc.Assessoria de Pesquisa e Desenvolvimento

Diretoria de Meio Ambiente e Ação Social

GERENCIAMENTO DE GASES EM ESTAÇÕES SUSTENTÁVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO

ESGOTO RIOETE

O PAPEL DA ETE …

“INDÚSTRIA”

2

Tratamento de esgoto

no Brasil: ~40%

Fonte: ANA (2017)

A ETE SUSTENTÁVEL

3

WASTE TO

ENERGY

EFICIÊNCIA

ENERGÉTICA

GERENCIAMENTO DE SUBPRODUTOS:LÍQUIDO + SÓLIDO + GASOSO

EC

ON

ÔM

ICO

AM

BIE

NTA

L

SO

CIA

L

ETE “INDÚSTRIA”

GERENCIANDO O BIOGÁS EM UMA ETE

“... Não se gerencia o que não se conhece (mede)...”4

Fonte: DWA (2010)

VAZÃO

TEMPERATURA

PRESSÃO MANOMÉTRICA

TEORES DE CH4 , CO2 , O2 , H2S

DQO (Afluente e Efluente)

VAZÃO DE ESGOTO

ACESSO ONLINE

QUANTIFICAÇÕES DE BIOGÁS EM ETEs

5

MEDIÇÕES EM TEMPO REAL

COMPORTAMENTO:

VARIÁVEL

PERIÓDICO

NÃO-ESTACIONÁRIO24

48

72

96

120

QB

IOG

ÁS

(Nm

3/h

)

TEMPO (dias)

QB

IOG

ÁS

(Nm

3/h

)

média diária

6Fonte: POSSETTI et al. (2013)

BIOGÁS: MEDIÇÕES X ESTIMATIVAS

QUAL É A REFERÊNCIA?

7Source: SILVA et al. (2014)

QUANTO DE BIOGÁS ESTÁ DISPONÍVEL?

Fonte: PROBIOGÁS (2017) 8

(A) (B)

QUAIS FATORES INFLUENCIAM A TAXA DE PRODUÇÃO DE BIOGÁS?

Fonte: PROBIOGÁS (2017) 9

COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS: CH4 E H2S

10Fonte: PROBIOGÁS (2017)

ENERGIA

ODOR

(A) (B)

11

COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS

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

SOFTWARE: ESTIMATIVAS DE BIOGÁS

site.sanepar.com.br/probio/probio.zip 12

13

BIOGÁS EM ETEs DO PARANÁ

~ 31,4 x 103 tonCH4/ano

ESTRATÉGIAS PARA GESTÃO SUSTENTÁVEL DO BIOGÁS

14

INDICADORES, METAS E SIMULAÇÕES:

Fonte: CARVALHO E POSSETTI (2017)

Linha de base

15

QUEIMA EFICIENTE DE BIOGÁS

VENTO,CHUVA,

IGNIÇÃO,TEMPERATURA,

TEMPO,PRESSÃO,

VAZÃO, ...

Ef > 99%

Ef < 50%

Fonte: WAGNER et al. (2017)

GERAÇÃO DISTRIBUÍDA DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BIOGÁS

ETE OURO VERDE – FOZ DO IGUAÇU (ONLINE):

NET METERING

S = 30 kVA

16

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA:ETE BELÉM – CS BIOENERGIA

• Lodo: 900 m3/dia

• RSU: 120 ton/dia

• Biogás: 20.000 m3/dia

• Eletricidade: 21 GWh/ano

META

OBRA

17

TRATAMENTO TÉRMICO E USO ENERGÉTICO DE LODOS E ESCUMAS

- REDUÇÃO EM MASSA

- AUTOSSUSTENTABILIDADE ENERGÉTICA

ALTERNATIVA PARA ETEs DE GRANDE PORTE:

SECAGEM

CINZAS LODO SECO

LODO EM

COMBUSTÃO

COMBUSTÃO

18

LODO ÚMIDO

(123 37) kg/h

CINZAS

(13 3) kg/h

LODO SECO

(43 7) kg/hREDUÇÃO: ~90 %

GASES QUENTES

19

BALANÇO DE MASSA: SISTEMA PILOTODE SECAGEM E COMBUSTÃO DE LODOS

Fonte: POSSETTI et al. (2015)

Redução massa/volumeHigienização

Otimização operacional

ALTERNATIVA PARA ETEs DE PEQUENO E MÉDIO PORTE

TRATAMENTO TÉRMICO DE LODOS

ENERGIA TRANSFERÊNCIA DE CALOR

SOLAR

BIOGÁS

PISO RADIANTE

LEITO DE HIGIENIZAÇÃO

20

STHIL: SECAGEM DO LODO

0 dias / ~19% ST 3 dias / ~20% ST

7 dias / ~48% ST 10 dias / ~88% ST

21Fonte: WAGNER et al. (2016)

BALANÇO DE MASSA DE DQO

22Fonte: SOUZA (2010)

100% 24-30%

14-24%

10-20%

8-10%

16-18%

4-5%

MEDIÇÕES DE METANO DISSOLVIDO

23Fonte: NELTING et al. (2017)

RECUPERAÇÃO DE BIOGÁS DISSOLVIDO NO ESGOTO

24

Esgoto

Biogás

Reator

UASB

DIMER

~ 5 m

- remoção de sulfeto: > 80%

- dosagem automática

USO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO

25

Média 47 ppm

Picos de 257 ppm

Média 1,42 ppm

Picos de 32 ppm

Média 0,55 ppm

Picos de 13 ppm

Média 23 ppm

Picos de 126 ppm

USO DE NITRATO DE CÁLCIO

Fonte: GOMES da COSTA et al. (2017) 26

USO DE OUTROS PRODUTOS

Fixação de sulfeto: > 58%

Ca(OH)2

FeCl3

Redução de sulfeto:

~30%

27

OXIDAÇÃO VIA AERAÇÃO

BIODOME®

Redução de sulfeto:

> 95%

28

BIOFILTRAÇÃO

3 - BIOTRICKLING

73% H2S

47% Tolueno

> 90% H2S

> 99% H2S

1 - BIOFILTRO

2 - TORRE DE ADSORÇÃO

29

MONITORAMENTO E DIAGNÓSTICO

30

• Identificação de pontos de emissão

• Detecção de falhas do sistema

• Planejamento do controle de odor

CORTINAS VERDES

31

Gases

SOLUÇÃO INTEGRADA: EXEMPLO

REMOÇÃO DE ESCUMA

ENCLAUSURAMENTO

DESTRUIÇÃO DO GÁS

32

SEGURANÇA EM ETEs: ÁREA CLASSIFICADA

33Fonte: PROBIOGÁS (2015)

Misturas explosivas:

4,4 a 16,5% CH4 + > 11,6 % O2 Fonte: RIETOW et al. (2017)

NBR IEC 60079-10-1/2009

SEGURANÇA EM ETEs: EXEMPLO COM BAIXO TEOR DE METANO

34Fonte: RIETOW (2016)

RAIO E ÁREA DE INFLUÊNCIA

ZONA DE SOPREPRESSÃO

Método Shock Wave

(TNO)

FERRAMENTAS: GESTÃO X DECISÃO

1) AFME

35Fonte: SHIRADO et al. (2015)

2) ACV Fonte: AMARAL et al. (2016)

DIRETRIZES + CAPACITAÇÃO

36

NORMAS E GUIAS

MISSÕES

WORKSHOPS E TREINAMENTOS

CENTRO DE TRATAMENTO DE ESGOTO SEONAM - COREIA DO SUL

37

GRUPOS DE TRABALHO E REUNIÕES

COM COMUNIDADES

38

INCT ETEs SUSTENTÁVEIS

39

– Linha Pesquisa 5 –

Aspectos legais e institucionais,

gestão e capacitação de pessoal

– Linha Pesquisa 2–

Gerenciamento de

emissões gasosas e

aproveitamentos

energéticos em ETEs

Fase

gasosa

– Linha Pesquisa 4 –

Remoção de

microcontaminantes,

remoção e recuperação de

nutrientes e produção de

água para reuso

Fase

líquida

– Linha Pesquisa 3 –

Gerenciamento e

valoração dos

subprodutos sólidos do

tratamento de esgoto

Fase

sólida

– Linha Pesquisa 1 –

Gerenciamento do

sistema de coleta e

transporte de esgoto

Esgoto

bruto

O USO DE BIOGÁS DE ETEs NO BRASIL

40ETE SUSTENTÁVEL ...MONTES CLAROS - MG

RIBEIRÃO PRETO - SP

BELO HORIZONTE - MG

FEIRA DE SANTANA - BA

FOZ DO IGUAÇU - PR

BETIM - MG

SÃO JOSÉ DOS PINHAIS - PR

BARUERI - SP

IBIRITÉ - MG

CONTINUAÇÃO NO PARANÁ ...

41

PROGRAMA PARANÁ BEM-TRATADO:€ 50.000.000,00

CONSIDERAÇÕES FINAIS

GESTÃO DE GASES ETEs SUSTENTÁVEIS

OPORTUNIDADES X DESAFIOS

42

OBRIGADO !

Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc.

gustavorcp@sanepar.com.br

+55 41 3777 7264

CETS - CENTRO DE TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS SANEPAR

Curitiba-PR