Electricity cost of rapid filter backwashing in a water treatment plant

O estudo teve por objetivo determinar a despesa com energia elétrica na lavagem de filtro rápido de uma estação de tratamento de água (ETA), cuja vazão é de 45 L/s. Para isso, foi realizado monitoramento hidroenergético para a análise do desempenho no bombeamento de água de lavagem. Adicionalmente, foi monitorada a qualidade da água do efluente de três lavagens no filtro 4 e realizado um levantamento das informações tarifárias de energia elétrica da unidade de tratamento. Com os resultados obtidos, observou-se que os valores de turbidez do efluente, ao final das três lavagens, no caso, 31, 30 e 27 UNT, não atingiram os limites mínimos recomendados na literatura técnica, que é de, pelo menos, 15 UNT. Foi observada também a dificuldade de prolongamento do tempo de lavagem, a fim de alcançar o padrão da literatura, pois o reservatório elevado (REL) de água de lavagem (água tratada), também alimenta a rede de distribuição, e poderia esvaziar completamente. Levando em conta essas limitações e a qualidade final do efluente de lavagem, observou-se que as lavagens devem ser finalizadas aos 380 segundos (6,3 minutos), tempo que consome um volume de 23,36 m3/lavagem. A despesa de água de lavagem foi calculada em 1,36 R$/m3, o que resultou no valor de 31,83 R$/lavagem. Para as lavagens de todos os filtros da estação, as despesas foram de 254,64 R$/dia, 7.639,20 R$/mês e 91.670,4 R$/ano. Esses valores são considerados elevados para o sistema de tratamento estudado.This paper aims to determine the cost of electricity for rapid filter backwashing procedures at water treatment plants, whose flow rate is 45 L/s. Flow and electricity consumption were monitored in order to analyze the performance of the pumping systems. Additionally, the effluent water quality of three washes was monitored in filter 4 and a survey of the electricity fare data of the treatment unit was carried out. With the results obtained, it was observed that the effluent turbidity values at the end of the three washes, in this case 31, 30, and 27 NTU, did not reach the minimum values recommended in the technical literature, which is at least 15 NTU. It was also observed the impossibility of prolonging the backwashing time in order to reach the standard of the literature, due to the double function of the elevated washing water reservoir (treated water), whose main purpose is to provide treated water to the water distribution network. Taking into account these limitations and the final quality of the wash effluent, it was observed that the duration of backwashing procedures should be around 380 seconds (6.3 minutes), consuming 23.36 m3/wash. The backwashing procedure cost was estimated at R$ 1.36/m3, which resulted in R$31.83/wash. Considering the whole filtration unit, the backwashing procedure cost was R$ 254.64/day, R$7,639.20/month, and R$ 91,670.4/year. This value can be classified as too expensive considering the treatment plant studied

Diagnóstico da situação dos resíduos de construção civil no campus da Universidade Federal do Pará, Belém/PA / Diagnosis of the situation of waste of civil construction on the campus of the Federal University of Pará, Belém/PA

Este trabalho teve como objetivo investigar a situação dos resíduos de construção civil bem como os resíduos de construção e demolição, para identificar a geração desses resíduos bem como a fim de ter uma noção da quantidade de obras na Universidade. Também foi necessária uma visita à empresa responsável pela coleta, com entrevista à um funcionário encarregado pelas planilhas de coleta dos RCC's e RCD’s. Para tanto, foi elaborado um estudo da legislação vigente aplicável aos Resíduos de Construção e demolição (RCD) seguido de uma vistoria de construções em desenvolvimento dentro da universidade, buscando sempre analisar os resíduos gerados pelo processo executado no local. A partir da análise realizada, foi possível constatar que existem falhas quanto a sua destinação final, pois os mesmos são despejados no antigo Aterro Sanitário Controlado Aurá, situado no município de Ananindeua no estado do Pará, que na verdade atuava como um lixão quando em funcionamento e atualmente este espaço serve para estocar Resíduos de construção e demolição sem qualquer triagem ou reutilização, estando em desconformidade com o que recomenda o CONAMA no seu Art. 2º, inciso VI, VII e VII que dispõe para a efetiva redução dos impactos ambientais gerados pelos resíduos oriundos da construção civil, no qual diz que estes tipos de resíduos devem ser reutilizado, reciclado e beneficiado, para que seja reimplantado no mercado, diminuindo assim a necessidade de extrair do meio ambiente.Com isso, pode-se comprovar que o este processo não é sustentável, pois não está sendo elaborado de maneira correta, se tornando oneroso apesar de economicamente viável, socialmente justo, não está gera empregos e muito menos ambientalmente correto, pois o setor de construção civil é o que mais consome recursos naturais

Avaliação do impacto sobre a saúde humana ocasionado por obras de macrodrenagem do Igarapé Tucunduba, Belém/PA / Impact assessment on human health from macrodrenage works of Igarapé Tucunduba, Belém/PA

Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de uma obra de macrodrenagem nos índices de saúde pública da população que vive as margens do igarapé Tucunduba no município de Belém do Pará, bem como avaliar a ocorrência de doenças na população que vive as margens do igarapé Tucunduba e se o avanço de uma obra de macrodrenagem na bacia melhorou o bem-estar físico mental e social da população. Para o estudo foram utilizados dados de saúde pública e saneamento anterior ao projeto de saneamento integrado da bacia do Tucunduba e comparados com dados de saúde e saneamento após a conclusão da primeira etapa do projeto, onde já temos a conclusão de aproximadamente metade do total do projeto, foram realizadas também visitas ao campo com o objetivo de investigar e fazer  o registro fotográfico e aplicação de questionário acerca de doenças que acometem a população que vive as margens deste igarapé,a partir da análise realizada, observou-se que as mesmas doenças continuam a ser contraídas pela população em proporções semelhantes ao registrado anteriormente as obras, contribuíram para esse resultado a conclusão de somente metade do projeto de macrodrenagem e os hábitos especialmente de crianças de tomar banhos e utilizar o igarapé Tucunduba como área de lazer. Apesar da diminuição das enchentes ao longo da bacia, que pode ser atribuído às obras de macrodrenagem, grande parte dos moradores afirma que se fazem necessárias obras nos demais cursos d’água que contribuem no igarapé Tucunduba, se faz presente também à falta de lugares para o lazer especialmente das crianças e a falta de campanhas de educação ambiental para parte da população voltada especialmente acerca da disposição inadequada dos resíduos sólidos

Evaluation of electricity consumption and expenditure in water supply system design study

The definition of the Water Supply Systems (WSS) design is an important stage in the municipalities planning, since it has a direct impact in the implementation, operation and maintenance costs, and, as a consequence, in the economic sustainability of water supply companies. Thus, in the present research were studied alternatives of WSS design to the urban area Castanhal, considering the values of electricity energy consumption and operational cost in the period 2017-2037. The research was divided in three stages, being in the first characterized the Castanhal WSS (that uses underground water). After that, two alternatives of WSS design with raw water abstraction were analyzed and dimensioned. In the third stage, simulation was performed in the EPANET 2.0 Software to compare the consumption and cost of electric energy in the operational routines of WSS design alternatives. In the research, 14 WSS’s were identified in the Castanhal urban area, with capture in 46 shallow wells and 13 deep wells and with water treatment and reservation problems, attending only 28.36% of the urban population and 47.86% of loss index in distribution water. The WSS design alternatives were with superficial abstraction of raw water, one from Guamá river and another from Inhangapi river; with treatment and distribution of 64,293 m³/d to attend 270,935 inhabitants in 2037; and with operational routine to minimize pumping at peak time. After the dimensioning of WSS units and the simulations in the EPANET 2.0 software, 21,600,000 data were systematized, being 10,972,800 of water flow, 9,676,800 of manometric height and 950,400 of water level. With the results of the 2017 simulation, it was verified that the CE and DE values of the Guamá WSSs (0.53 kWh/m³ and 0.29 R$/m³) and Inhangapi (0.48 kWh/m³ and 0.26 R$/m³) were lower than the Actual WSS values (0.83 kWh/m³ and 0.35 R$/m³). In the results of the 2037 simulations of electricity consumption and cost, the best hydroenergetic performance of Inhangapi WSS (988,280 kWh/month and R$ 2.816.629,91/month) was verified in comparison with Guamá WSS (1,108,260 kWh/month and R$3.144.285,08/month), consuming at peak time 0.91$ 98.987.348,36) had savings of R$10.419.463,93 (9.52$ 109.406.812,29), reason for the Inhangapi WSS to be defined as the best design alternative to universalization of water supply in the urban area of Castanhal in the period from 2017 to 2037.A definição da concepção de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) é importante tarefa no planejamento dos municípios, uma vez que tem impacto direto nas despesas de implantação, de operação e de manutenção, e, por consequência, na sustentabilidade econômica das prestadoras de serviço de abastecimento de água. Assim, na presente pesquisa foram estudadas alternativas de concepção de SAA para a área urbana do município de Castanhal, considerando os valores de consumo e de despesa operacional de energia elétrica no período 2017-2037. A pesquisa foi dividida em três etapas, sendo na primeira caracterizado o SAA de Castanhal (que utiliza água subterrânea). Em seguida, foram analisadas e dimensionadas duas alternativas de concepção de SAA com captação de água bruta em manancial superficial. Na terceira etapa foi realizada a simulação no Software EPANET 2.0 para a comparação dos consumos e despesas de energia elétrica nas rotinas operacionais das alternativas de concepção do SAA. Na pesquisa foram identificados 14 SAA’s na área urbana de Castanhal, com captação em 46 poços rasos e 13 poços profundos e com problemas de tratamento e reservação de água, tendo atendimento de apenas 28,36% da população urbana e 47,86% de índice de perda na distribuição de água. As alternativas de concepção do SAA foram com captação superficial de água bruta, uma no rio Guamá e outra no rio Inhangapi; com tratamento e distribuição de 64.293 m³/d para atender 270.935 habitantes em 2037; e com rotina operacional para minimizar o bombeamento no horário de ponta do setor elétrico. Após o dimensionamento das unidades e as simulações no software EPANET 2.0, foram sistematizados 21.600.000 dados, sendo 10.972.800 de vazão, 9.676.800 de altura manométrica e 950.400 de nível de água. Com os resultados da simulação de 2017, foi verificado que os valores de Consumo Específico de Energia Elétrica (CE) e de Despesa Específica de Energia Elétrica (DE) dos SAA’s Guamá (0,53 kWh/m³ e 0,29 R$/m³) e Inhangapi (0,48 kWh/m³ e 0,26 R$/m³) fora inferiores aos valores do SAA Atual (0,83 kWh/m³ e 0,35 R$/m³). Nos resultados das simulações de 2037 de consumo e despesa de energia elétrica, foi verificado o melhor desempenho hidroenergético do SAA Inhangapi (988.280 kWh/mês e R$ 2.816.629,91/mês) em comparação com o do SAA Guamá (1.108.260,11 kWh/mês e R$3.144.285,08/mês), sendo consumidos no horário de ponta 0,91$ 98.987.348,36) teve economia de R$10.419.463,93 (9,52$ 109.406.812,29), razão para o SAA Inhangapi ter sido definido como a melhor alternativa de concepção para a universalização do abastecimento de água da área urbana de Castanhal no período de 2017 a 2037

Electricity cost of rapid filter backwashing in a water treatment plant

O estudo teve por objetivo determinar a despesa com energia elétrica na lavagem de filtro rápido de uma estação de tratamento de água (ETA), cuja vazão é de 45 L/s. Para isso, foi realizado monitoramento hidroenergético para a análise do desempenho no bombeamento de água de lavagem. Adicionalmente, foi monitorada a qualidade da água do efluente de três lavagens no filtro 4 e realizado um levantamento das informações tarifárias de energia elétrica da unidade de tratamento. Com os resultados obtidos, observou-se que os valores de turbidez do efluente, ao final das três lavagens, no caso, 31, 30 e 27 UNT, não atingiram os limites mínimos recomendados na literatura técnica, que é de, pelo menos, 15 UNT. Foi observada também a dificuldade de prolongamento do tempo de lavagem, a fim de alcançar o padrão da literatura, pois o reservatório elevado (REL) de água de lavagem (água tratada), também alimenta a rede de distribuição, e poderia esvaziar completamente. Levando em conta essas limitações e a qualidade final do efluente de lavagem, observou-se que as lavagens devem ser finalizadas aos 380 segundos (6,3 minutos), tempo que consome um volume de 23,36 m3/lavagem. A despesa de água de lavagem foi calculada em 1,36 R$/m3, o que resultou no valor de 31,83 R$/lavagem. Para as lavagens de todos os filtros da estação, as despesas foram de 254,64 R$/dia, 7.639,20 R$/mês e 91.670,4 R$/ano. Esses valores são considerados elevados para o sistema de tratamento estudado.This paper aims to determine the cost of electricity for rapid filter backwashing procedures at water treatment plants, whose flow rate is 45 L/s. Flow and electricity consumption were monitored in order to analyze the performance of the pumping systems. Additionally, the effluent water quality of three washes was monitored in filter 4 and a survey of the electricity fare data of the treatment unit was carried out. With the results obtained, it was observed that the effluent turbidity values at the end of the three washes, in this case 31, 30, and 27 NTU, did not reach the minimum values recommended in the technical literature, which is at least 15 NTU. It was also observed the impossibility of prolonging the backwashing time in order to reach the standard of the literature, due to the double function of the elevated washing water reservoir (treated water), whose main purpose is to provide treated water to the water distribution network. Taking into account these limitations and the final quality of the wash effluent, it was observed that the duration of backwashing procedures should be around 380 seconds (6.3 minutes), consuming 23.36 m3/wash. The backwashing procedure cost was estimated at R$ 1.36/m3, which resulted in R$31.83/wash. Considering the whole filtration unit, the backwashing procedure cost was R$ 254.64/day, R$7,639.20/month, and R$ 91,670.4/year. This value can be classified as too expensive considering the treatment plant studied

A Systematic Approach to Thermochemical Treatment of Municipal Household Solid Waste into Valuable Products: Analysis of Routes, Gravimetric Analysis, Pre-Treatment of Solid Mixtures, Thermochemical Processes, and Characterization of Bio-Oils and Bio-Adsorbents

This work aims to investigate the effect of process temperature and catalyst content by pyrolysis and thermal catalytic cracking of (organic matter + paper) fraction from municipal household solid waste (MHSW) on the yields of reaction products (bio-oil, bio-char, H2O, and gas), acid value, chemical composition of bio-oils, and characterization of bio-chars in laboratory scale. The collecting sectors of MHSW in the municipality of Belém-Pará-Brazil were chosen based on geographic and socio-economic database. The MHSW collected and transported to the segregation area. The gravimetric analysis of MHSW was carried out and the fractions (Paper, Cardboard, Tetra Pack, Hard Plastic, Soft Plastic, Metal, Glass, Organic Matter, and Inert) were separated. The selected organic matter and paper were submitted to pre-treatment of crushing, drying, and sieving. The experiments carried out at 400, 450, and 475 °C and 1.0 atmosphere, and at 475 °C and 1.0 atmosphere, using 5.0, 10.0, and 15.0% (wt.) Ca(OH)2, in batch mode. The bio-oil was characterized for acid value. The chemical functions present in bio-oil were identified by FT-IR and the composition was identified by GC-MS. The bio-char was characterized by SEM, FT-IR, and XRD. The variance in mass (wt.%) for organic fractions of municipal household solid waste (OFMHSW), between 56.21 and 67.45% (wt.), lies with the interval of 56% (wt.) and 64% (wt.) of OFMHSW for middle- and low-income countries. The pyrolysis of MHSW fraction (organic matter + paper) shows bio-oil yields between 2.63 and 9.41% (wt.), aqueous phase yields between 28.58 and 35.08% (wt.), solid phase yields between 35.29 and 45.75% (wt.), and gas yields between 16.54 and 26.72% (wt.). The bio-oil yield increases with pyrolysis temperature. For the catalytic cracking, the bio-oil and gas yields increase slightly with CaO content, while that of bio-char decreases, and the H2O phase remains constant. The GC-MS of liquid reaction products identified the presence of hydrocarbons (alkanes, alkenes, alkynes, cycloalkanes, and aromatics) and oxygenates (carboxylic acids, ketones, esters, alcohols, phenols, and aldehydes), as well as compounds containing nitrogen, including amides and amines. The acidity of bio-oil decreases with increasing process temperature and with aid Ca(OH)2 as a catalyst. The concentration of hydrocarbons in bio-oil increases with increasing Ca(OH)2-to-OFMHSW fraction ratio due to the catalytic deoxygenation of fatty acid molecules, by means of decarboxylation/decarbonylation, producing aliphatic and aromatic hydrocarbons