Projeto Eficiência Operacional

Projeto Eficiência Operacional
ETE Várzea do Palácio
Abril de 2016
AGENDA
1
Município de Guarulhos
2
Saneamento Básico em Guarulhos
3
A ETE Várzea do Palácio
4
Projeto de Eficiência Energética e Operacional
Projeto Eficiência Operacional
ETE Várzea do Palácio
Município de Guarulhos
1
MUNICÍPIO DE GUARULHOS
Informações Gerais

População (IBGE 2015); 1.324.781

PIB (2013): R$ 49.392.842 mil

PIB per capita (2013): R$ 38.016,46

IDHM (2010): 0,763 (Alto)

Prefeito: Sebastião Almeida (PT)
Dados Geográficos
Evolução Populacional - IBGE

Distância até a Capital: 20 km

Área Territorial: 318.014 km²

Densidade Demográfica: 4.126 hab/km²
4
Projeto Eficiência Operacional
ETE Várzea do Palácio
Saneamento Básico em Guarulhos
2
SANEAMENTO BÁSICO EM GUARULHOS
Sistema de Esgotamento de Guarulhos
6
Projeto Eficiência Operacional
ETE Várzea do Palácio
A ETE Várzea do Palácio
3
A ETE VÁRZEA DO PALÁCIO
Foto Aérea da Estação
8
3
A ETE VÁRZEA DO PALÁCIO
Fluxograma do Processo
Layout ETE Várzea do Palácio - 1ª Fase
Dados da Estação

Inauguração: 30 de Junho de 2014

Processo de Tratamento:
UASB + Lodos Ativados com Aeração Prolongada

Vazão de Projeto: 133 l/s

Operação Semi-Automatizada

Consumo Energético Médio: 1,06 KWh/m³ tratado

Sistema de Desaguamento de Lodo Convencional
9
3
A ETE VÁRZEA DO PALÁCIO
Mapa das Potências Instaladas - ETE Várzea do Palácio
Desidratação: 63 KW
Estação Elevatória de Lodo: 20 KW
Desarenador: 6 KW
UASB: 17 KW
Gradeamento Fino: 3 KW
Recirculação de Lodo: 31 KW
Aeração: 455 KW
Elevatória DFU: 38 KW
Produtos Químicos: 35 KW
Pós Aeração: 47 KW
Subestação: 187 KW
Estação Elevatória de Esgoto Bruto: 200 KW
(localizada a 1,5 km da ETE)
10
Projeto Eficiência Operacional
ETE Várzea do Palácio
Projeto de Eficiência Energética
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Evolução do Consumo Energético na Unidade
Consumo Específico (KWh/m³)
Consumo Energético (MWh)
100
93
80
60
1,29
82
1,31
87
95
93
71
1,47
1,07
89
70
0,99
40
0,99
0,61
0,66
dez-15
jan-16
20
0
jul-15

ago-15
set-15
out-15
nov-15
fev-16
Ações constantes para redução do consumo:
 Temporização de equipamentos para atingir o ponto ótimo de funcionamento sem prejudicar eficiência do processo;
 Estudo de demandas e potências instaladas visando reduzir as demandas contratadas para o necessário de projeto;
12
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Sobre a Mitsubishi Electric

As empresas Mitsubishi compartilham a filosofia de sua origem – desde 1875:
 Responsabilidade Corporativa a Sociedade
 Integridade e equidade
 Compreensão global através dos negócios

The Three Principles
Cerca de 40 empresas compõem as empresas sob o nome
Mitsubishi Heavy
Industries, Ltd.
Ships, Aircraft, Steel Structures,
Power Generation
Mitsubishi Estate Co., Ltd.
Construction, Real Estate, Hotels
Mitsubishi Electric
Corporation
Electric & Electronics
Mitsubishi Motors Corporation
Automobiles
Nikon Corporation
Cameras, Optical Equipment
Asahi Glass Co., Ltd.
Chemicals, Ceramics & Glass
Mitsubishi Corporation
The Bank of
Tokyo-Mitsubishi UFJ, Ltd.
Trading
Tokyo Marine & Nichido Fire
Insurance Co., Ltd.
Banking
Kirin Holdings Co., Ltd.
Insurance
Food
Mitsubishi Research Institute, Inc.
Consulting & Research
JX Holdings, Inc.
Resources & Energy,
Nonferrous Metals
Established :
Consolidated Net Sales:
Employees:
January 15, 1921
Over 40,000 mil USD
124,305
President & CEO
Masaki Sakuyama
13
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Unidades de Negócios MELCO
Public Utility Systems
Electronic Systems
Semiconductor &
Device
Factory Automation
Energy & Industrial
Systems
Communication Systems
Living Environment & Digital
Media Equipment
Automotive Equipment
Building Systems
Information Systems &
Network Service
14
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Kobe Works (Technology Center)
Dam/River/Management
Water/Wastewater plant
Ozone systems
Highway/Road
Facility Management System for
Electric Power Company
Building/Facilities
Supervisory
Control
Information
processing
Transportation
Disaster Management
Network
communications

Kobe Works has been working in various fields, based on wide range of technologies
15
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - System Supply Records in Japan (Water Purification)
Total sets
Hokkaido Area
Total plant
921
139
Kinki Area
91 sets（11 plant）
Kanto Area
197 sets（27 plant）
316 sets（34 plant）
Chugoku Area
44 sets（10 plant）
Kyushu Area
Tohoku Area
131 sets（27 plant）
2 sets（2 plant）
Shikoku Area
Chubu Area
55 sets（9 plant）
85 sets（19 plant）
MURANO Water Purification Plant in Osaka Pref. (1.7million m3/day)
→The biggest one in Japan
16
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - System Supply Records in Japan (Sewage)
Total sets
Hokkaido Area
Total plant
2,609
504
Kinki Area
362 sets（73 plant）
Kanto Area
867 sets（124 plant）
585 sets（110 plant）
Chugoku Area
179 sets（50 plant）
Kyushu Area
Tohoku Area
150 sets（37 plant）
61 sets（19 plant）
Shikoku Area
72 sets（19 plant）
Chubu Area
333 sets（72 plant）
MORIGASAKI Sewage Treatment Plant in Tokyo (1.5million m3 /day)
→The biggest one in Japan
17
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Sistema Gerador de Ozônio

Em 1968, a Mitsubishi Electric introduziu o gerador de ozônio (O3) capaz de desinfetar a água de forma mais eficaz que o cloro.

Além disso, o ozônio pode ser aplicado para desodorização e clareamento da água através da degradação de substâncias que causam odor e
coloração. Recentemente devido aos novos poluentes chamados perturbadores endócrinos e fármacos, o uso de Ozonio com outros processos
(UV e H2O2- peroxido de hidrogênio) é considerado como novo patamar no tratamento de agua sendo chamado de Processos de Oxidação
Avançado.

Ao contrário da desinfecção e oxidação utilizando produtos químicos tais como cloro, o ozônio decompõe-se após o tratamento da água e
reverte-se para oxigênio, evitando a poluição ambiental. (não geração de organoclorados – tidos como altamente cancerígenos)
18
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Gerador de Ozônio
19
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Características do Sistema

Equipamento mais compacto do mercado.

O menor consumo de energia do mercado.

Produção estável de ozônio devido uso de tubos dielétricos de alta performance e menor “gap” entre tubos do mercado.

Baixa manutenção: os sistemas dielétricos operam por pelo menos 5 anos sem necessidade de inspeção.

Versatilidade no projeto: o sistema pode ser projetado para atender necessidades desde pequenas até grandes plantas, baixa ou alta
concentração de ozônio
20
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Odor l
Aplicações do Ozonio
Melhora na qualidade de descarte
4
Odor e remoção de THM
Aplicações de Ozonio
se expande para
muitas áreas!
Tratamento de
Agua Potavel
Tratamento de esgoto
(pequena escala)
Industrial
Tratamento de esgoto
(grande escala)
Melhora na qualidade de descarte
Reuso de agua
Manufacturing
Nos
processos process
Tratamento
de esgoto
Industrial waste
water industrial
treatment
redução de NOx
21
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Sistema de Ozonio para Agua de reuso
● 処理フロー
Um tratamento secundario do
下水二次処理水をオゾン
esgoto
passa pela ozonização para
処理します。
diversas aplicaçãoes, ex.:
下水二次処理水の水質に
lançamento
nos rios.ou agua para
応じて、オゾン処理前に
toaletes
ou para uso ambiental.
砂ろ過を設置します。
WWTP
Sedimentation
Exhaust
Fan
● 適用事例
Effluent
オゾン処理水は、せせRecycle
らぎやトイレ用水等
様々な用途に利用さ
れています。
せせらぎ
Lançamento
nos rios
Aeration
Sedimentation
Ozone Reactor
Ozone
Destructor
Defoaming
Column
Ozone
Generator
Ozone Treatment
System
Sand
Filtration
砂ろ過
水質に応じ
Optionally
て砂ろ過を
Added
設置
トイレ用水
Sanitarios
人工滝
Cascatas
artificiais
22
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Agua tratada
por Ozonio
Agua de
efluente
colorida
23
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Experiências no Japão
Japan
Comp.DOthers
3.8% 3.5%
Total supply
over 1600 generators
Comp.C
9.1%
Comp.B
16.8%
Tokyo
Comp.A
12.3%
Osaka
●：WTP
●：WWTP, others
Ozone Generators
Market Share in Japan
(WTP & WWTP)
24
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Soluções Mitsubishi nos novos desafios do mercado
Desafios
Operação estavel
Da planta
Redução de custo
Operação e
energia
Plano de
Contingencia
Em desastres
Soluções
SCADA extemamente confiavel
Sistema de gerencia na operação
Sistema de segurança das aguas
Planejamento de demanda
Sistemas de controle
Controle de Nitrificação
Suporte de desastre assistido
Cooperação mutua entre Entidades
Restrução
sistematica
Sistema de gerenciamento de ativos
Sistema de extensão de vida (ativos)
Regeneração
Recuperação de fosforo.
Aumento de Gases no digestor
Reciclagem do lodo para combustivel
(Esgotos)
nossa solução
Solução de outros
25
Mitsubishi Eco-MBR System
UMA PAUSA PARA FALAR DE
PROCESSOS DISRUPTIVOS
MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION
26
Disrupção no tratamento de esgotos
•
•
O processo de tratamento biologico chamado de Lodo ativado é tradicional no
processo de esgotos de cidades e industrial. Esta agua é descarregada depois
nos rios de uma bacia de sedimentação final e consequente tanque de
desinfecção.
Com o aumento da demanda de agua de reuso, o uso de bioreatores de
menbrana (MBR) que dispensam a bacia de sedimentação e tanque de
desinfecção está aumentando. Vejamos de forma ilustrada:
Processo de lodo ativada convencional
Agua
tratada
esgoto/
Rejeito
industrial
Tanque de
entrada
Bacia de precipitação
inicial
Bioreator (MBR) de membrana
Tanque de lodo ativado
Bacia de
sedimentação
final
Bomba
esgoto/
Rejeito
industrial
membrana
Tanque de
entrada
Filtro
Tanque de
desinfecção
Tanqe de lodo ativado
Bacia de
sedimentação
final
Treated
water
Tanque de
desinfecção
3
Sistema Eco-MBR （1/2）
•
Os materiais orgânicos que entopem os filtros de membrana são removidos de forma eficiente por
retrolavagem com água ozonizada ．
•
C/ Sistema Eco-MBR obtem-se maior fluxo (cerca de 2 X a mais que o convencional.) resultando na
REDUÇÃO no numero membranas em comparação a concepção do Sistema tradicional.
Eco-MBR como consequencia, reduz a dimensão do tanque e principalmente o consumo de
energia, diminuindo a taxa de fluxo de ar dos compressores para borbulhamento.
•
A quantidade de agua filtrada
é aumentada devido a retrolavagem por agua ozonizada.
MBR Convencional
P
Modulo de
Membrana
P
Agua filtrada
esgoto
Agua filtrada
esgoto
P
B
P
lama
Menor fluxo
de ar
Ozoni
zador
P
B
Solução de hipoclorito de sodio compressor
(NaClO)
compressor
Maior fluxo de ar
Eco-MBR
H2O ozonizada
P
lama
28
ECO-MBR System （2/2）
・Membrana de fibra oca acumula o lodo e
materiais organicos na superficie e principalmente DENTRO dela.
・A solução de Hipoclorito de Sodio (NaClO）é amplamente utilizada para limpar
os filtros, porém os materiais incrustrados não são removidos completamente.
・ Eco-MBR remove de forma eficiente (praticamente toda incrustração), dos
residuos presos no filtro pela agua ozonizada e se recupera o fluxo eficiente.
compressor
B
NaCLO／
Agua Ozonizada
Agua
Filtrada
Ar
P
Lodo
Ativada
Bomba
Esgoto
Filtro de
Membrana
Diagrama esquematico do Eco-MBR
29
Desenvolvimento do Eco-MBR
【Objetivos】
O Sistema Eco-MBR oferece sistemas mais compactos e de MAIOR
EFICIENCIA ENERGETICA ao longo do tempo, resultando em maior fluxo após
a retro-lavagem dos filtros de membrana com agua ozonizada.
【Resultados】
Eco-MBR com agua ozonizada obteve um fluxo de 1.6m/D（67LMH）
que é duas vezes maior que sistema convencional de MBR com lavagem
por hipoclorito em testes preliminares de laboratorio.
【Ações 】
2016～2017 : Demonstrações em sistemas reais (em execução).
Final 2017/
meados 2018: Lançamento em escala para o Mercado.
30
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Custo Mundial de Energia

O custo de energia no Brasil é o mais elevado do mundo

Redução do custo de energia nas estações com o uso de sistemas avançados de inversores e gerenciamento inteligente..
Fonte: Firjan 2015
31
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Mapa das Potências Instaladas - Etapa de Ataque
Desidratação: 63 KW
Estação Elevatória de Lodo: 20 KW
Desarenador: 6 KW
UASB: 17 KW
Gradeamento Fino: 3 KW
Recirculação de Lodo: 31 KW
Aeração: 455 KW
Elevatória DFU: 38 KW
Produtos Químicos: 35 KW
Pós Aeração: 47 KW
Subestação: 187 KW
Estação Elevatória de Esgoto Bruto: 200 KW
(localizada a 1,5 km da ETE)
32
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Primeira investida como solução
Sistema de controle -Nitrificação
Other
HVAC &
12%
Lighting
8%
Solids
Handling 8%
Clarifiers 3%
11%
Anaerobic
Digestion
Raw Sewage
Pumping
12%
55%
Aeration
Primary
Sedimentation
Basin
A parte principal do “processo de lodo ativado”, nos tradicionais
sistemas de tratamento biologico em esgotos, é a aeração combinada
com “lodo ativado” por micro organismos.
O consumo eletrico pela aeração ocupa cerca de metade do custo
energetico total numa planta de tratamento de esgoto.
Aeration Tank
(Biological
Treatment)
Final Sedimentation
Basin
Influent
(Sewage)
Effluent
Disinfection
33
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Energy Saving
（1）Somente 5 fabricantes produzem o IGBP de potencia
Power modules produced by Mitsubishi
Large EMC test site
Nagoya Works
Advanced Simulation
34
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Energy Saving
（2）Energy Saving com a adoção de motores mais eficientes
IPM motor de imãs permantes
MM-EFS / MM-THE4
•O motor IPM, com magnetos permanents
incorporado no rotor, oferece alta eficiencia
se comparado com motor tipo IE3 (ex.: SFPR/SF-THE3).
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4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Energy Saving
（3）Energy Saving com Motor IPM
O motor IPM é um novo paradigma .
MM-EFS / MM-THE4
Porque o motor tipo IPM é eficiente?
• Não há corrente no rotor (secundario), e as
perdas do cobre portanto não existem..
• O Fluxo Magnetico é gerado pelos magnetos
permanentes e portanto menor corrente é
necessaria para girar o motor.
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4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Sistema de armazenamento de energia
No Break
Mission Critical Equipment
Hydro Plant
Battery back up
Conditioned Space
Backup diesel generator
Benefits of No Breaks (UPS system)
• Clean power
• Minimize the effects of brownouts
• Safe transition from hydro to generator
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4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - NAS Energy Storage System
Baterias de Sodio/Enxofre (NaS) foram originalmente desenvolvidas pela Ford Motor Company nos anos 60 e
subsequentemente a Tecnologia foi adquirida pela NGK. A NGK agora produz e prmove a bateria para diversas aplicações.
Load
Discharge
Positive Electrode
(Sulfur)
Charging Source
Charge
Solid Electrolyte
(Fine Ceramics)
Negative Electrode
(Sodium)
Negative Electrode | Solid Electrolyte | Positive Electrode
A bacteria de NAS consiste em enxofre no eletrodo positovo, e sodio no
negative.um involuvro de cerârmica de alta tecnologia que separa os
eletrolitos separanado os dois eletrodos.
A celula preserva o Sistema na temperature de 300℃, o enxofre e o sodio
estão em estado liquido e os eletrodos em estado solido.
38
4
PROJETO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Parceria SAGUA x Mitsubishi - Beneficio da bacteria de NAS
◆ Uso em horário de pico.
- O usuario pode diminuir o custo de energia no caso de contratos em que existem multas de pico ou valores maiores em horarios de bandeira.
vermelha..
- No caso do Japão, a reduçao de custo de energia provém da diferença entre as taxas noturnas e diurnas..
Peak cut !
Incoming Power Curve
NAS Discharge
NAS Charge
Existing
After introducing
the NAS battery
◆ Falha de energia e black outs, utilização como no break.
- Preve fornecimento na falha momentanea e substituindo no break.
◆ Estabilização de tensão em sistemas de energia renovável.
- sistemas de cogeraçaõ de energia aeolica possuem flutuações que são facilmente compensadas. Outros sistemas como solar ou outras formas de
geração, podem ser conectadas e gerenciadas facilmente.
A Mitsubishi Electric forneceu sistemas de armazenamento de
energia com baterias de NAS nas ETEs de Tokyo !
39
39
Obrigado !