Afluências indevidas de água salgada em ETAR. Medidas de quantificação e de minimização. Caso de Estudo ETAR do Barreiro/Moita - Figueiredo, André Guilherme Varela (2019)
Na rede de drenagem da ETAR do Barreiro/Moita existe a ocorrência de intrusão de água salgada do estuário do Rio Tejo para alturas de maré superiores a 3,10 m, referentes ao porto de Lisboa, com uma intensificação muito significativa a partir dos 4,00 m. Para o período em estudo, de 01 de janeiro de 2017 a 31 de julho de 2017, cerca de 86 % dos dias apresentam uma preia-mar maxima diária superior ou igual a 3,10 m e 8 % para preia-mar superior ou igual a 4,00 m. A afluência de água salgada causa danos significativos nas infraestruturas e equipamentos, tanto da rede de drenagem como na ETAR. Estes danos geram custos de exploração consideráveis às entidades gestoras. Para além dos custos mencionados, gera também aumento dos custos energéticos nos grupos elevatórios devido ao aumento de caudal. Neste estudo verifica-se que, em períodos noturnos de marés altas, existem valores superiores a 50 % de água salgada no caudal afluente de água residual à ETAR. Criaram-se modelos de previsão de volumes de admissão de água salgada e respetiva massa de sulfatos para auxílio à operação e manutenção da ETAR. A afluência de água salgada altera algumas das características da água residual urbana afluente à ETAR, como por exemplo, o teor em sulfatos (SO42-) e a densidade, o que, provoca impactes nos diversos processos da ETAR, como por exemplo, fenómenos de estratificação no tratamento primário. O aumento de salinidade no tratamento biológico também diminui a transferência de oxigénio (O2), gerando maior funcionamento do sistema de arejamento. A água salgada afluente incrementa o teor de sulfatos (SO42-) afluentes aos processos. A redução dos sulfatos (SO42-) pelas bactérias redutoras de sulfatos em ambientes anaeróbios, como se regista na rede de drenagem ou no processo de digestão anaeróbia, gera aumentos significativos do teor de sulfureto de hidrogénio (H2S). Durante ciclos de marés altas, o teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) no biogás é excessivo e provoca a paragem do sistema de cogeração. A paragem da cogeração gera perdas energéticas de calor para aquecer as lamas da digestão anaeróbia e de energia elétrica com os respetivos prejuízos, tanto mais, que pequenas diminuições na temperatura nos digestores anaeróbios têm um impacte negativo na produção de biogás. De modo a atenuar o elevado teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) no biogás produzido na digestão anaeróbia, é doseado cloreto férrico (FeCl3) na obra de entrada. A integração desta estratégia, já usada, com o aumento da dosagem de cloreto férrico (FeCl3), com o objectivo de reduzir para metade a matéria orgânica remanescente e respetiva linha de tratamento biológico, mostra ser pouco viável, pois para condições médias será necessária uma concentração de aproximadamente 90 mg FeC3.L-1. Para esta concentração de reagente não existe beneficío, sendo os custos com o reagente e transporte deposição de lamas produzidas ligeiramente superior face à diminuição do custo energético no arejamento da segunda linha do tratamento biológico. Não sendo viável o uso de uma dosagem desta grandeza, dosagens menores poderão ser aplicadas. As principais vantagens desta solução seriam a redução de custos energéticos no tratamento biológico através da diminuição da carga orgânica afluente e o aumento da massa de ferro (Fe) disponível na digestão anaeróbia para atenuar a presença de sulfureto do hidrogénio (H2S) no biogás. O bom funcionamento da digestão anaeróbia e respetiva cogeração representa um papel importante nos custos energéticos finais de exploração. Como desvantagens existirá um aumento de lamas primárias e diminuição do volume de tratamento biológico. O aumento de lamas primárias leva a que exista mais afluência de sulfatos (SO42-) à digestão anaeróbia, devido à acumulação de água salgada mais densa no fundo dos decantadores primários. A diminuição do volume do tratamento biológico diminui a inércia deste face às variações de salinidade, desta forma as lamas biológicas, apesar de reduzidas a metade, irão conter mais massa de sulfatos (SO42-) devido à diminuição do efeito de diluição. A diminuição do volume do tratamento biológico poderá gerar maior impacte na comunidade biológica pelo aumento da salinidade no meio e consequente plasmólise celular. Estes impactes serão mais expressivos nos períodos de alturas de maré mais elevados. É também criado um modelo de previsão do teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) com base na condutividade elétrica das lamas primárias e biológicas. A correlação entre os valores estimados e medidos é de 0,9225. Outro modelo igualmente elaborado permite estimar a concentração de enxofre nas lamas do digestor com base no teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) no biogás, auxiliando a estratégia de doseamento de cloreto férrico (FeCl3) nas lamas mistas afluentes ao digestor anaeróbio. Como forma de atenuação do efeito corrosivo do cloreto férrico (FeCl3) nos equipamentos e infraestruturas das lamas mistas afluentes à digestão anaeróbia, sugere-se a dosagem, numa cuba de mistura, do reagente com uma base (OH-) para formação do precipitado hidróxido de ferro (Fe(OH)3).