gerenciamento de gases em estaÇÕes sustentÁveis de ... · sistema de coleta e transporte de...
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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
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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
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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
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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
CETS - CENTRO DE TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS SANEPAR
Curitiba-PR