Repositório Institucional POSITIVO Universidade Positivo Dissertação Programa de Pós-Graduação em Gestão Ambiental
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Tipo: Dissertação
Título: Análise espacial do aproveitamento energético de biogás e lodo seco de estações de tratamento anaeróbio de esgoto sanitário da região de Curitiba
Autor(es): Taschelmayer, Christian
Primeiro Orientador: Bilotta, Patrícia
Resumo: O presente trabalho avaliou o aproveitamento energético do lodo e biogás provenientes do tratamento anaeróbio das estações de tratamento de esgoto (ETE), e teve como objetivo analisar espacialmente a viabilidade de implantação de tecnologias de aproveitamento energético de biogás e lodo seco de ETEs da região metropolitana de Curitiba. O biogás e o lodo são subprodutos gerados durante o tratamento anaeróbio que possuem características e potenciais para gerar energia a partir do uso de tecnologias. A destinação adequada desses subprodutos é necessária para reduzir os impactos ambientais que os mesmos podem causar, como emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE) e geração de resíduos sólidos. Realizou-se um levantamento das tecnologias para o aproveitamento do biogás e tecnologias para o aproveitamento do lodo, para analisar sua viabilidade técnica e econômica. A área de estudo foram as 24 estações de tratamento de esgotos da região metropolitana de Curitiba no cenário atual (ano 2017) e 29 estações de tratamento no horizonte de 2043, com a previsão de implantação de nove novas estações e desativação de quatro existentes. O horizonte de 2043 simulado ocorreu devido a um estudo desenvolvido para a região metropolitana de Curitiba (Plano Diretor elaborado pela prestadora de serviços de água e esgoto do Paraná). Foram levantados, em cada ETE, os tipos de tratamento e características existentes para estimar o volume gerado de biogás e o volume produzido de lodo anaeróbio para ser desidratado e posteriormente queimado para gerar energia. A pesquisa foi classificada como exploratória baseada em procedimentos técnicos de uma pesquisa documental. Realizou-se uma análise quanto ao potencial de aproveitamento energético para o biogás gerado e para o lodo anaeróbio seco em cada ETE nos dois cenários (2017 e 2043). Foram avaliadas 2 tecnologias de secagem térmica usando o biogás e lodo seco como combustível e a tecnologia de motogerador para o aproveitamento energético do biogás. Em cada tecnologia foram verificados o investimento necessário e o consumo de energia elétrica evitado pelo aproveitamento energético em cada ETE nos dois cenários (2017 e 2043). Por fim foram calculados indicadores e índices de avaliação das estratégias propostas para os cenários de 2017 e 2043, para auxiliar gestores na tomada de decisão. Com isso foi possível identificar quais ETEs viabilizam a implantação de sistema de aproveitamento de energia e quais as fontes de energia (biogás, lodo seco ou ambos) para cada aproveitamento em cada ETE da área de estudo. No cenário atual (ano 2017) as 6 unidades de gerenciamento de lodo somadas podem evitar o consumo de até 840 MWh.mês-1, e para o horizonte de 2043 as mesmas unidades podem evitar até 1.680 MWh.mês-1. Para as ETEs de médio porte foram propostos motogeradores e juntas elas poderão evitar o consumo de até 655 MWh.mês-1 em 2043. O índice de avaliação foi calculado a partir de indicadores financeiro e de produtividade, e resultou valores entre 0,18 e 0,43. Os índices acima de 0,3 foram classificados como alta viabilidade e resultaram em um aproveitamento energético aceitável, porém necessitam de aprofundamento na análise das tecnologias.
Abstract: This study evaluated the energy utilization of sludge and biogas from the anaerobic treatment of wastewater treatment plants (WWTP), and aimed to spatially analyze the feasibility of implementing energy recovery technology of biogas and sewage treatment plants of dry sludge in the metropolitan area from Curitiba. Biogas and sludge are sub products generated during anaerobic treatment that have characteristics and potentials to generate energy from the use of technologies. Proper disposal of these by-products is necessary to reduce the environmental impacts they can cause, such as the emission of greenhouse gases (GHG) and solid waste generation. A survey of technologies for the use of biogas and technologies for the use of sludge was carried out to analyze its technical and economic viability. The study area consisted of 24 WWTP in the metropolitan region of Curitiba in the current scenario (year 2017) and 29 treatment plants in the 2043 horizon, with the forecast of nine new plants and deactivation of four existing ones. The simulated 2043 horizon is due to a study developed for the metropolitan region of Curitiba (Plano Diretor prepared by the water and sewage services provider of Paraná). The types of treatment and characteristics that were used to estimate the generated volume of biogas and the volume of anaerobic sludge to be dehydrated and later burned to generate energy were collected in each WWTP. An analysis was made of the energy utilization potential for the biogas generated and for the dry anaerobic sludge in each WWTP in the two scenarios (2017 and 2043). Two thermal drying technologies were evaluated using biogas and dry sludge as fuel and the motor generator technology for the biogas energy utilization. In each technology the necessary investment and electricity consumption avoided by the energy utilization in each WWTP in the two scenarios (2017 and 2043) were verified. Finally, indicators and evaluation indices of the proposed strategies for the 2017 and 2043 scenarios were calculated to assist managers in decision making. It was possible to identify which WWTPs make feasible the implantation of a system of energy utilization and which energy sources (biogas, dry sludge or both) for each use in each WWTP of the study area. In the current scenario (year 2017) the 6 sludge management units added can avoid the consumption of 840 MWh.m-1, and by the 2043 horizon the same units can avoid up to 1680 MWh.m-1. For the medium-sized ETEs, the technological alternative of motor generators was proposed and together they could avoid up to 655 MWh.m-1 in the horizon of 2043. The evaluation index was calculated from indicators financial and productivity growth, and resulted between 0,18 and 0,43, so that the indexes above 0,3 were classified as high viability and resulted in an acceptable energy use, but they need to deepen the analysis of the technologies.
Palavras-chave: Gestão ambiental
Biogás
Metano
Engenharia de combustão
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Positivo
Sigla da Instituição: UP
Departamento: Pós-Graduação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Gestão Ambiental
Citação: TASCHELMAYER, Christian. Análise espacial do aproveitamento energético de biogás e lodo seco de estações de tratamento anaeróbio de esgoto sanitário da região de Curitiba. Orientadora: Patrícia Bilotta. 2018. 105 f. Dissertação (Mestrado em Gestão Ambiental) – Universidade Positivo, Curitiba, 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/1838
Data do documento: 2018
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