DESAFIOS PARA O APROVEITAMENTO … · ENCARNAÇÃO 1.500 Filtros Percoladores 0,33 ALCAINÇA 1.500 Lodos activados BC 0,82 CACHOEIRAS 1.100 Vala Oxidação BC 0,97 A DA PERRA 500

DESAFIOS PARA O APROVEITAMENTO ENERGÉTICOGERADO PELO SETOR SANEAMENTO

António A. Côrte-Real Frazão

Belo Horizonte 2013

IV SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE ENGENHARIA DE SAÚDE PÚBLICA

ÍNDICEO setor de saneamento em Portugal

Simtejo, SA, Grupo Águas de Portugal

Importância da energia na tarifa

Consumos de energia

Consumos específicos em algumas ETE

Aproveitamento energético no saneamento

Exemplos Simtejo

Eficiência energética

Legislação

Auditorias energéticas

Tratamento biológico

Pensar as ETE antes de construir

Perspectivas de futuro para o aproveitamento energético no saneamento

Perspectivas de futuro para a eficiência energética no saneamento

Desafios para o aproveitamento energético gerado pelo setor saneamento

Abastecimento de água

• 95% atendimento

• 276 entidades gestoras

• 870 milhões de m3/ano

• 600 milhões de kWh/ano

• 230 estações de tratamento

• 2400 estações elevatórias

• 8400 reservatórios

• 100.000 km de redes

• 300 captações superficiais

• 5700 captações subterrâneas

Saneamento

• 82% atendimento

• 284 entidades gestoras

• 800 milhões de m3/ano

• 360 milhões de kWh/ano

• 2500 estações de tratamento

• 4400 estações elevatórias

• 1800 fossas sépticas colectivas

• 50.000 km de redes

• 26 emissários submarinos

O setor de saneamento em Portugal

Abastecimento de água 600 Milhões kWh: 1,22%

Saneamento 360 Milhões kWh 0,73%

Total 960.000.000 kWh 1,95%

Outros setoresEdifícios de habitação 13.800 Milhões kWh 26,8%

Edifícios de escritórios 12.000 Milhões kWh 24,3%

Indústria 17.700 Milhões kWh 36,0%

Agricultura 980 Milhões kWh 2,0%

Iluminação pública 1.700 Milhões kWh 5,5%

O setor de saneamento em Portugal

Lisboa

Loures

V. F. Xira

Amadora

Mafra

Odivelas

Período concessão

2002 - 2043

Serve:1,5 Milhões de Hab. Eq.

Caudal Tratado em 2012:

112 Milhões de m3

Sistema Multimunicipal de Saneamento do Tejo e do Trancão

A Missão: recolha, tratamento e rejeição de águas residuais das prefeituras de influência e áreas limítrofes, visando um serviço de qualidade, social e ambiental.

Município de

Lisboa

23,5%

Município de

Loures

11,5%

Águas de Portugal

50,5%

Município de

Odivelas

3,5%

Município de

Mafra

3,5%Município de

Amadora

3,5%

Município de

Vila Franca de Xira

4,0%

Volume de Negócios (2012)

€ 47 Milhões (122 Milhões R$)

EBITDA


Capital Social


N.º trabalhadores (2012) 214

Tarifa

€ 0,49/m3 (1,25 R$/m3)


CAUDAL TRATADO

2009: 262.570 m3/dia

2010: 300.439 m3/dia

2011: 323.287 m3/dia

2012: 306.027 m3/dia

Infraestruturas:

ETE 29

Estações Elevatórias 75

Interceptores e Condutas 249 km

População servida: 1 500 000 Habitantes equivalentes

Capitação média 204 L/Hab.dia


Importância da energia na tarifa

Tarifa - € 0,49/m3 (1,25 R/m3)• Custos operacionais € 0,17/m3 (0,44R$/m3) = 34,7%

• Custos com pessoal € 0,042/m3 (0,10R$/m3) = 8,6%

• Energia € 0,048/m3 (0,12R$/m3) = 9,8%

• Transp. destino final de lodos € 0,018/m3 (0,05R$/ m3) = 3,7%

• Reagentes €0,012/m3 (0,03R$/m3) = 2,4%

• Manutenção e conservação €0,017/m3 (0,05R$/m3) = 3,4%

• Amortização de investimentos - € 0,15/m3 (0,38R$/m3) = 30,6%

• Resultados líquidos € 0,080/m3 (0,20R$/m3) = 16,3%


• Consumos de energia 2012• ETE 47.094.189 kWh

• Estações Elevatórias 7.779,127 kWh

• Total infra estruturas 54.873.316 kWh

• Consumos específicos médios• ETE 0,42 kWh/m3

• Estações Elevatórias 0,07kWh/m3

• Total infra estruturas 0,49kWh/m3

• Custo médio do kWh• € 0,10/kWh (0,26R$/kWh)


ETEPopulação

servida hab.eq.

Tratamento

secundário

Tratamento

TerciárioFiltração Desinfecção

Consumo

específico

kWh/m3

ALCÂNTARA 756.000 Biofiltração Linha tempo húmido Desinfecção UV 0,35

FRIELAS 400.000 Lodos activados MC Nitificação Biofiltro Desinfecção UV 0,52

BEIROLAS 215.000 Lodos activados MC Nitificação/Desn. Filtro areia Desinfecção UV 0,32

CHELAS 211.000 Lodos activados MC Nitificação/Desn. Filtro areia Desinfecção UV 0,44

ALVERCA 170.000 Lodos activados MC Linha tempo húmido 0,66

SÃO JOÃO DA TALHA 130.000 Lodos activados MC 0,75

VILA FRANCA DE XIRA 76.000 Lodos activados MC 0,38

ERICEIRA 40.000 Lodos activados MC Nitificação/Desn. MicrofiltraçãoDesinfecção UV +

Hipocloreto de sódio 0,82

MALVEIRA 25.750 Lodos activados MC Nitificação/Desn. 0,76

MAFRA 15.000 Vala Oxidação BC Nitificação/Desn. MicrofiltraçãoDesinfecção UV +

Hipocloreto de sódio 0,71

BUCELAS 5.000 Vala Oxidação BC Filtro areia Desinfecção UV 0,73

POVOA DA GALEGA 3.500 Filtros Percoladores Filtro areia Desinfecção UV 0,33

CANEIRA 5.500 SBR BC 0,57

ENCARNAÇÃO 1.500 Filtros Percoladores 0,33

ALCAINÇA 1.500 Lodos activados BC 0,82

CACHOEIRAS 1.100 Vala Oxidação BC 0,97

A DA PERRA 500 Vala Oxidação BC 1,66

MILHARADO 500 Lodos activados BC 0,63

IGREJA NOVA 200 Lodos activados BC 0,77

LAGOA 200 Lodos activados BC 0,65

CASAL PATRICIA 180 Discos Biológicos 1,20

Média 0,42

Consumos específicos por ETE


• Digestão de lodos com aproveitamento de Biogás

• Co-digestão de lodos com óleos e gorduras e resíduos de agro-indústrias

• Aproveitamento do calor / frio da água

• Aproveitamento da energia potencial da água

• Incineração de lodos após secagem (mínimo 60 a 70% de MS)

Aproveitamento energético no Saneamento

Energia produzida com o biogás resultante da digestão de lamas


Calor / frio da águaSistema de climatização do armazém do IKEA

Reutilização para refrigeração: 756.000 m3/ano;

285 m3/h

€ 0,10/m3Redução de consumo de energia:

14%


• Aproveitamento da energia potencial da água:

• Mini hídrica ETE de Alcântara – 100 kW

• Cobertura verde (Green roof)

• Aproveitamento do calor da água para sistema de controlo de humidade do ar novo do sistema de ventilação da ETE


Não é a primeira prioridade no saneamento• Recolher todo o esgoto

• Fiabilidade para garantir a protecção da saúde pública e do ambiente

• Adequabilidade das instalações, equipamentos e processos de tratamento / Operação eficaz e resiliência das instalações

• Controlo de custos / eficiência energética

Eficiência Energética

Legislação

Resolução do Conselho de Ministros 169/2005 de 24 de outubro – Aprova a Estratégia Nacional para a Energia, incluindo a

criação de um plano de acção para a eficiência energética 80/2008 de 20 de maio - Aprova o Plano Nacional de Acção para a Eficiência Energética 104/2006 de 23 de agosto - Programa Nacional para as Alterações Climáticas, que inclui

medidas de eficiência energética

• Dec. Lei nº 78/2006 de 4 de Abril, aprova o sistema Nacional de Certificação Energética e da qualidade do ar interior dos edifícios

Dec. Lei nº 79/2006 e 80/2006, 4 de Abril, transpõe para a ordem jurídica interna a Directiva nº 2002/91 CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 16 de dezembro, relativo ao desempenho energético dos edifícios – certificação energética

Dec. Lei nº319/2009, de 3 de Novembro, transpõe para a ordem jurídica interna a Directiva nº 2006/32/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, de 5 de Abril, relativa à eficiência na utilização final de energia e aos serviços energéticos – Estabelece um objectivo geral indicativo

Directiva nº 2006/32/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 5 de Abril – obriga a criação de planos de 1% de poupança de energia por ano até 2016 (total 9%)


Auditorias energéticas• Auditorias externas (mais preparadas para edifícios)

• aquecimento de água de banhos; - iluminação e sistemas de climatização, incluindo controlo e automatização; velocidade variável de electrobombas, compressores e arejadores; motores de alta eficiência

• Medidas internas• Verificação do modo e eficácia de funcionamento dos

equipamentos – ensaios no terreno

• Controlo dos sistemas de tratamento biológico, designadamente em termos de oxigénio dissolvido, recirculação e extracção de lodos. Redução das actividades nos horários de tarifas de energia mais alta

• Redução de infiltrações nas redes de colectores

• Controlo de caudais pluviais, gestão mais focada dos sistemas unitários

• Selecção de equipamentos



Hidrograma medido e simulado para

o evento 8 (incompleto)

Medidor B8C1 - Evento 8

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

19:5

5

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7

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9

23

:31

0:43

1:55

3:07

4:1

9

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1

6:4

3

7:5

5

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9

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1

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1

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3

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5

Ca

ud

al

(l/s

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0,0

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250,0

Inte

ns

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e P

recip

itaç

ão (

mm

/h)

P (mm) Caudal medido (l/s) Caudal simulado (l/s)

Monitorização e Modelação

Tratamento biológico• Medidas

• Controlo de OD

• Substituição de difusores e velocidade variável

em arejadores superficiais

• Controlo da distribuição de ar e

das recirculações

• Projectos de investigação• Nereda

• Aquawise

• Smart Water 4 Energy

• ASP-CON


Pensar os Sistemas de Drenagem e as ETE antes de construir

Desafios para o aproveitamento energético gerado pelo setor do saneamento

Soluções em estudo e desenvolvimento (tendências na Europa)

Co-digestão de lamas de ETE com orgânicos de RSU (resíduos sólidos urbanos)

Secagem solar de lamas em estufas, seguida de queima com aproveitamento energético

Hidrólise térmica das lamas, antes da digestão, com vista a aumentar a produção de biogás e reduzir o volume a desidratar

Aproveitamento do calor e do frio da água directa via permutadores ou por bomba de calor

Fuel cellsPirólise da biomassa (>90% de matéria seca), com ou sem RSU

(resíduos sólidos urbanos)Torrefacção (>90% de matéria seca) – As lamas secas são “assadas” e

pulverizadas a 200 a 300º C, ganhando propriedades similares ao carvão

Gasificação (supercrítica) – a parte orgânica das lamas é totalmente convertida em gás inflamável CO2, CH4, H2 e N2 (300 Bar e 450ª 700ºC)

Desafios para o aproveitamento energético gerado pelo setor do saneamento

Filosofia• Melhoria continua

• Projectos de investimento de pequena dimensão

• Monitorização e controlo

• Operação optimizada

• Selecção de equipamentos mais adequada, tendo sempre o pensamento na energia

• Pensar os sistemas como um todo

Desafios e perspectivas de futuro para a eficiência energética no saneamento

Resultados expectáveis (potencial)

15 a 20 % de redução

nos consumos de energia

Obrigado

ANEXOS

Projectos de investigação

Nereda

• Desenvolvimento de lodos activados sob a forma de grânulos de dimensão e densidade considerável, o que permite atingir concentrações de biomassa mais elevadas com velocidades de sedimentação > 5 m/h

• Remoção num único órgão de carbono, azoto e fósforo.

• Redução significativa dos custos operacionais de energia (menores caudais de arejamento,eliminação da recirculação de lodos).


AquawiseGestão operacional baseada em previsões e planeamento “short-term”

• Potenciar e integrar as fontes de dados e os diversos modelos existentes • Mudança de paradigma na aplicação de modelos (planeamento para

operação)• Necessidade de Inteligência Artificial que permita a gestão dos dados dos

sensores, devidamente integrada com modelos matemáticos como ferramentas de apoio à decisão

• Ferramenta operacional diária com base no conceito kiss• Produção automática de relatórios e elaboração simples de cenários de

apoio à decisão• Apresentação da informação disponível sob variadas formas


Smart Water 4 Energy

• Sistema inteligente de apoio à decisão será a função de elemento integrador de modelos, fontes externas de dados, dados provenientes de sistemas Scada e da recolha de amostras no binómio energia-processo.

• Monitorizar em tempo real os consumos de energia associados aos processos de tratamento de águas residuais, bem como as alterações nos consumos decorrentes da implementação de medidas de eficiência energética em ETAR


ASP-CON

• Projeto ASP-CON consiste na implementação de uma solução tecnológica inovadora de monitorização de variáveis de processo de sistemas biológicos de lamas activadas, em três ETAR localizadas na Europa.

• Esta estratégia pretende determinar em que medida a implementação de um sistema de controlo automatizado em rotina, incluindo a monitorização em linha de parâmetros respirométricos, pode traduzir-se em melhorias consistentes e fidedignas no tratamento, que tenham como corolário reduções relevantes em termos energéticos e de emissões de CO2.

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DESAFIOS PARA O APROVEITAMENTO … · ENCARNAÇÃO 1.500 Filtros Percoladores 0,33 ALCAINÇA 1.500 Lodos activados BC 0,82 CACHOEIRAS 1.100 Vala Oxidação BC 0,97 A DA PERRA 500