Análise hidráulica de sistema elevatório final e de tanques de aeração de estação de tratamento de esgoto por lodo ativado com foco em eficiência energética âEUR\" Estudo de caso ETE Barueri. - Nascimento, Bruno Oliveira (2024)
Nos últimos anos a demanda de saneamento básico tem crescido significativamente no Brasil e no mundo. No caso do tratamento de esgoto, a ampliação da rede de coleta impacta diretamente na capacidade de tratamento de estações de tratamento de esgoto (ETEs), forçando-as a operarem em condições diferentes das originalmente projetadas. Para suprir a demanda crescente de tratamento, a Organização das Nações Unidas (ONU) estabeleceu metas de universalização do acesso a esgoto tratado e água potável até 2030. Ademais, no Brasil, foi desenvolvido o novo marco regulatório do saneamento básico, definindo metas de abrangência e tratamento de esgoto, bem como incentivos fiscais e financeiros para que as empresas possam cumprir tais objetivos até o final de 2033. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de análise de desempenho hidráulico em ETE por lodo ativado, com foco no consumo energético da ETE, baseado na operação das bombas do sistema elevatório final e dos tanques de aeração, principais responsáveis por grande parte do consumo energético da planta. Para o estudo de caso apresentado foram realizadas análises em três condições de operação das bombas para comparação do consumo energético e custo de operação, considerando a condição de vazão de entrada definida através de dados históricos. Para cada condição de operação foram estudados diferentes níveis de perda de carga no sistema de sucção das bombas, comparando-se com a condição do projeto executivo da ETE. Quanto aos tanques de aeração, foram calculadas a demanda de oxigênio no processo e a potência requerida pelos compressores para diversas condições de simetria e assimetria na operação dos tanques de aeração. Os resultados mostraram que, para a vazão de entrada analisada, a operação com bombas de velocidade variável tem melhor desempenho quando comparada ao uso de bombas de velocidade constante. Além disso, notou-se que obstruções nos condutos aumentam a perda de carga do sistema, elevando a cota no poço distribuidor e reduzindo a eficiência das bombas. Por outro lado, em condição de operação sem obstruções, a elevação das cotas de operação definida no projeto executivo das bombas pode melhorar a eficiência energética do conjunto. No sistema de aeração, a distribuição simétrica da vazão para os dois módulos da estação mostrou-se como condição de melhor desempenho, sendo que a condição que mais causou aumento no consumo energético foi a de assimetria de vazões entre os tanques de aeração. Por fim, calculou-se o consumo energético e o custo por metro cúbico de esgoto tratado dos sistemas de bombeamento e aeração para as condições de projeto e hipotética, chegando-se nos totais aproximados para a condição de projeto de 0,55 kWh/m³ e 0,21 R$/m³, e para condição hipotética de 0,53 kWh/m³ e 0,20 R$/m³, no ano de desenvolvimento deste trabalho. A metodologia apresentada pode ser utilizada no aprimoramento destes valores, buscando-se ampliar a base de dados a partir do monitoramento contínuo de vazões e níveis, associado ao uso de controle e automação, aplicando-se na operação de ETEs por lodo ativado existentes e a novos projetos.