Benchmarking à Utilização de Energia no Tratamento Biológico de Águas Residuais

Abstract

Atualmente, em Portugal Continental, cerca de 75% das águas residuais urbanas são tratadas em ETAR antes do seu lançamento no meio recetor final. Em virtude do esforço de investimento desde o início deste milénio, nomeadamente através dos programas PEAASAR I e PEAASAR II, a população do Continente servida por sistemas público de tratamento de águas residuais tem vindo a aumentar, desde um valor próximo dos 50% em 2000, até aos atuais 75%.Com o tratamento de águas residuais urbanas pretende-se reduzir a emissão de poluentes aquáticos por forma a garantir a boa qualidade das massas de água que constituem o meio recetor final das águas tratadas. Para o efeito as descargas das ETAR são sujeitas a normas de descarga que fixam valores limites de emissão máximos para os principais poluentes aquáticos. A par da eficácia do tratamento há que ter também em atenção a maior eficiência possível em termos de custo. De entre os custos de exploração das ETAR, os custos com a energia e, particularmente, com a eletricidade são significativos, pelo que importa reduzi-los para diminuir a fatura energética e para mitigar as emissões de gases com efeitos de estufa associados à utilização de combustíveis fósseis utilizados na produção de eletricidade. Em Portugal, o consumo de eletricidade nas ETAR representa cerca de 2% do consumo total, ocorrendo este consumo em várias operações e processos nelas incluídos. No entanto, é conhecido que a energia gasta no tratamento biológico das águas residuais é, normalmente, a fatia mais significativa da energia consumida numa ETAR. No presente trabalho pretende-se avaliar comparativamente (benchmarking) a utilização de energia em vários reatores biológicos em ETAR destinadas ao tratamento de residuais urbanas, incluindo-se soluções baseadas em sistemas de lamas ativadas e em sistemas de biofilme em ETAR de várias dimensões. Para o efeito recorre-se a um sistema de Indicadores de Desempenho (ID) energético para a avaliação dos sistemas de tratamento biológico, nomeadamente: (1) Kwh consumidos/1000m3 de água residual tratada; (2) Kwh consumidos/kg CBO5 removido; (3) % do total de consumo de energia na ETAR.

Currently in mainland Portugal about 75% of urban wastewater is treated at the treatment plants before it´s launched into its final receiver environment. Due to the investment effort made from the beginning of the millennium, namely by forcing into action programs such as PEAASAR I and PEAASAR II (Strategic Water Supply and Waste-Water Sanitation Plans), mainland population served by the public systems of wastewater treatment has been increasing, from 50% in 2000 to the presently referred 75%. The main goal of wastewater treatment is to comply with the applicable norms in matter of wastewater discharges in order to preserve the quality of the water masses that constitute the final receiver environment of treated waters. For the effort discharges from water treatment plants are subject to discharge standards that set maximum emission limit levels for the major water pollutants. It´s desirable that wastewater treatment is carried on in the most efficient way possible, cost wise. From all the costs involved on the managing of the treatment plants, energy costs, namely electricity, are the most significant, so they must be addressed in order to reduce energy consumption and emissions of greenhouse gases, related to the usage of fossil fuels to produce electricity. In Portugal, energy consumption in treatment plants represents about 2% of whole energetic consumption. This energetic consumption occurs in various operations and processes within. Nevertheless, it´s well known that the expended energy in the biological process of wastewater treatment represents the most significant fraction of energy expended within treatment plants. The present essay aims to benchmark energy usage in the various biological reactors within the urban treatment plants, including suggested solutions based on activated sludge and biofilm systems integrated on treatment plants of assorted dimensions. In order to do so, energetic performance indicators will be used to evaluate biological treatment systems, for instance: (1) consumed KWh / 1000 m3 of treated wastewater; (2) consumed KWh /Kg removed CB05; (3)% of the total consumed energy in the SWTP