Apresentação para SABESP

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Apresentação para SABESP

Experiências – Implantação de Estações de Reúso ou “Purificação”

Alex Fortin, PE Diretor

Helene Kubler, PE

Gerente de Projetos Sênior

23 de setembro de 2015

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“Apresentação de experiências na Califórnia, ou outros locais no mundo, em condições similares, visando atender a situações de escassez hídrica, de

implantação de estações de reuso (ou água reciclada), indicando basicamente:

a) Instalação/nome, local, capacidades, razões para o projeto;

b) Processo(s) utilizado(s);

c) Aplicação(ões) do(s) efluente(s) produzido(s);

d) Qualidade do efluente produzido;

e) Dificuldades / obstáculos enfrentados;

f) Experiências resultantes;

g) Investimentos na implantação, custos por m³ (se possível) e outras particularidades.“

Introdução

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A CH2M está participando há décadas à implantação de água de reúso visando atender a situações de escassez hídricas – incluindo reúso potável

Tratamento Avançado de Esgoto de South

Lake Tahoe

Projeto de Reúso Potável Indireto

de Upper Occoquan

Reabastecimento de Aquífero em

Perth Projeto Piloto

de Reúso Potável Direto

de Denver

Estudo de Reúso de Água de Reedy Creek

NEWater em Singapura

Pesquisas para a WateReuse

Fundação

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Em 2015, CH2M recebeu o Stockholm Industry Water

Award por sua contribuição ao avanço do reúso de água

no mundo

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Hoje, vamos falar de 3 projetos em particular

com foco no reúso potável – o tipo mais complexo

1. NEWater (Singapura)

2. Projeto GREAT (Califórnia, EUA)

3. Projeto Prairie Waters (Colorado, EUA)

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Singapura NEWater –

Cliente: Singapura Public Utilities Board Data: 1998 – 2009

2004 Seletar 23 MLD

2002 Kranji 55 MLD

2002 Bedok 28 MLD

Singapura RMSP

População 5,4M 20M

PIB US$300b R$760b

Fontes de

Água Em 2015...

Águas pluviais 17 represas Importação da Malásia Conservação ~150l/capita/dia

(residencial) Dessalinização 5,2 m

³

/s

2009 Changi

2003 Kranji

2004 Seletar

2003 Bedok

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Capacidade

2004 Seletar 23 MLD

2002 Kranji 55 MLD

2002 Bedok 28 MLD

NEWater pipeline NEWater Plant Service Reservoir

Legend

2009 Changi

2003 Kranji

2004 Seletar

2003 Bedok

NEWater Instalações

Capacidade (m

³

/s)

Ano CH2M Escopo

Piloto 0,11 1998-

2001

Projeto executivo e operação

Fase I 2,04

Kranji 0,44 2003 Projeto executivo

Bedok 0,37 2003 Projeto executivo

Seletar 0,44 2004 Projeto executivo

Changi 0,79 2009 Gerenciamento do

programa

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Processo utilizado e aplicações dos efluentes

Aplicações:

1. Água potável em garrafas 2. Uso industrial

3. Uso potável depois de represa e ETA

Atendendo os padrões da

OMS para

água potável

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Dificuldade/Experiência 1 –

Demostrar segurança da NEWater e definir processo

• A CH2M projetou uma planta de demonstração de 10.000 m ³ /d que operou de 1998 até 2001.

• Operação inovadora de membranas, com o uso de cloraminas para prevenir obstrução biológica nas membranas

• Mais de 10.000 testes de qualidade de água foram feitos que mostraram que a qualidade da NEWater consistentemente supera os requerimentos da

Organização Mundial da Saúde

• Os estudos dos efeitos na saúde usando ratos e peixes verificaram que a

NEWater não possui efeitos tóxicos ou

estrogênicos

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Dificuldade/Experiência 2 – Conseguir aceitação popular

• PUB investiu em um centro de visita de classe mundial.

Objetivo: Entende-se que as tecnologias da NEWater

aceleram o ciclo natural da água

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Projeto GREAT – Estação de Purificação Avançada Cliente: Cidade de Oxnard, Califórnia

Data: 2009 - 2012

• Intrusão de água marinha no aquífero

• Importação de água limitada

(por contrato e secas)

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Uso potável indireto

Uso para irrigação (agrícola e municipal)

Aplicações da água de reúso

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ETE Existente

AWPF

Usos finais HW

PR SEC Afluente

Irrigação de parques

Recarga de aquífero Corrente de descarte da

MF/UF

Alimentação

da AWPF R

O AO X

MF - UF

Irrigação Agrícola

RO Waste Stream

Descarga no oceano

Capacidade e processo utilizado

GREAT Instalações Capacidade Existente

(m ³ /s)

Capacidade Futura

(m ³ /s)

Afluente da MF 0,4 1,6

Água produzida 0,3 1,2

Concentrado da OR ~0,04 ~0,16

~0,05 ~0,21

1. Processo também inclui ajuste do pH

e estabilização da água após a OR

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Wetlands

Armazenamento de

químicos Unidades de OR UV/AOX

MF/UF

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Centro de Visitantes

Conceito se tornou

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Qualidade dos efluentes atende as normas estaduais para reabastecimento do aquífero via injeção

Parametros (exemplos) California

Carbono Orgânico Total (TOC) < 0.5 mg/L

Patógenos Vírus: redução de 12-log

Crypto: redução de 10-log Giardia: redução de 10-log

Compostos nitrogenados NT < 5 mg/L

NDMA ( N-nitrosodimetilamina ) <10 ng/L

Limite Máximo do Contaminante Todos para água potável

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17

Dificuldade/Experiência 1:

Determinar melhor forma de lidar com TOC alto no efluente secundário

Testes em escala de bancada no Laboratório de Ciências Aplicadas da CH2M HILL, Corvallis, Oregon

• Pequena remoção de TOC e melhora do fluxo da MF com coagulante

• Remoção de TOC por dois tipos de membranas de OR superou 97,5%

• Os níveis de TOC do permeado da OR atingiram a qualidade sem coagulação TOC elevado (16,6 mg/L)

• Promove obstrução orgânica/microbiológica nas membranas

• Reduz a eficiência da desinfecção por UV

• Legislação exige 0,5 mg/L (com 50% de contribuição de água reciclada)

– OR pode reduzir TOC em mais de 95%?

– Pré-tratamento químico é necessário?

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Dificuldade/Experiência 2:

Projeto piloto de uso de wetlands para gestão dos concentrados da OR

Pulsed Vertical Downflow Wetlands Remoção de amônia

Surface Flow Marsh/Open

Water polimento do efluente

final, fornece habitat, redução

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Custos

GREAT Instalações Capacidade (m ³ /s)

CAPEX (USD, 2012)

Construção 0,3 $56M

Serviços (projeto,

licenciamento, estudo piloto, gerenciamento de construção, comissionamento)

- $9M

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Projeto Prairie Waters

Cliente: Aurora, Colorado

Data: 2004-2010

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Capacidade, processo utilizado e aplicação da água purificada

P

AURORA RESERVOIR

RECLAIMED WATER

FOREBAY

RAPID

MIX FLOC/SED

SOLIDS CONTACT CLARIFIER

UVAOP FILTRATION GAC ADSORBERS

PAC Polymer

Polymer

FeCl3

NaOH

Polymer CO2 H2O2

Fluorosilicic Acid Cl2

Cl2

Ammonia Cl2

NaOH

DISTRIBUTION SYSTEM

Polymer FeCl3

Cationic Polymer

AURORA RESERVOIR TRAIN (MOUNTAIN WATER TRAIN)

SOUTH PLATTE TRAIN (POTABLE REUSE TRAIN)

BLENDING &

CHLORINE CONTACT BASIN

KMnO4

RAPID MIX MOUNTAIN

SUPPLY

RIVERBANK FILTRATION

FILTRATION

1,45 m3/s

0,75 m3/s

2,20 m3/s

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Mountain Train Blending

Binney WPF

2 Processos de Tratamento:

Mountain Train & Processo de Reúso Potável

Reclaimed Water Supply

Mountain UVAOP

Facility

Filter / GAC Facility

Floc/Sed

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23

Dificuldade/Experiência 1 –

Gestão do concentrado e estratégia de purificação sem Osmose Reversa

Sabor e odor Cor

TDS Nitrato Patógenos Orgânicos

Micro Poluentes

Softening UV-AOP Filtros GAC Mistura Tratamento

Natural

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RO MF UVAOP

Filters

Softening + Floc/Sed

Yard Piping

Site Elec

Basin and Pump Stations

Chemical Facilities

Admin Bldg

Sitework

Lagoons

$50,000,000

$100,000,000

$150,000,000

$200,000,000

$250,000,000

Construction Costs for a 50 mgd Potable Reuse Treatment Plant

Binney WPF (GAC-Based Treatment)

RO-Based Treatment

Custos de Construção - Capacidade de 2,2 m³/s

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Power

Power Chemical

Chemical Labor

Labor

Maintenance & Repair

Maintenance & Repair UV Replacement

UV Replacement MF Replacement RO Replacement

$0

$1,000,000

$2,000,000

$3,000,000

$4,000,000

$5,000,000

$6,000,000

$7,000,000

Annual O&M Costs for a 50 mgd Potable Reuse Treatment Plant

RO-Based Treatment w/

Mech. Evap of Concentrate Binney WPF

(GAC-Based Treatment)

GAC Regeneration

Custos de O&M - Capacidade de 2,2 m³/s

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Dificuldade/Experiência 2 –

Testes abrangentes para demostrar que a saúde pública é protegida

• Limite máximo de contaminantes

– Todos os limites foram consistentemente atingidos

• Outras preocupações com qualidade de água:

– Carbono Orgânico Total (TOC)

– Subprodutos da desinfecção (DBPs) – Sólidos Dissolvidos Totais (TDS)

– Contaminantes Emergentes (CECs)

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1/1/2010 1/1/2011 1/1/2012 1/1/2013 1/1/2014

TOC Concentration (mg/L)

River RBF Effluent GAC Effluent Blended FW

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Finished Water Disinfection Byproducts (DBPS; ug/L)

LRAA Regulatory Limit for TTHM

LRAA Regulatory Limit for HAA5

Subprodutos da Desinfecção do Tratamento de Água (DBPS; μg/L)

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0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

01/01/2010 01/01/2011 01/01/2012 01/01/2013 01/01/2014

TDS Concentration (mg/L)

River RBF Effluent GAC Effluent Blended FW

TDS Goal of 450 mg/L

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Amostragem dos CEC

River ^RBF ^UV/AOP^Eff ^{GAC Eff}

RWAR (AR Source

Water)

Finished Water

1,7-Dimethylxanthine 10 130

Acesulfame-K 20 3400 4700 940 210 140 140 150

Amoxicillin 20 200 53 32

Atenolol 5 140

Atrazine 5 12 13 8.3 16 6.2

BPA 10 48

Bromacil 5 58 26 12

Caffeine 5 220 15 7.9 8.9

Carbamazepine 5 91 190 100

Carisoprodol 5 28 22 15

Cotinine 10 70

DACT 5 17 91 180 7.2

DEA 5 45 12 30 5.1

DEET 10 650 310 140 180 62 39

Dehydronifedipine 5 19 19 16

DIA 5 26 25

Dilantin 20 29 29

Diuron 5 150 52 48

Estrone 5 5.3

Gemfibrozil 50 210 56 25

Iopromide 5 11 5.1

Lidocaine 5 120 72 39

Lopressor 20 200 45 38

38 20 19

Mountain Water Train

Blended FW

MRL (ng/L) Analyte

Potable Reuse Train

 4 anos desde o início da operação

 Processo de reúso potável muito baixo em CECs e tem detectado menos CECs na água

tratada que na planta

de Mountain Water

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Estamos à disposição para falar mais sobre esses projetos e outros projetos da CH2M seja para reúso potável ou não-potável

Design Construction Operations

Beenyup Groundwater Replenishment Project 0,44 2016 UF/RO/UV X X X

Kooragang Island WS, Australia 0,11 2013 MF/RO X

Oxnard AWPF 0,27 2012 MF/RO/UVAOP X

Gippsland Water Factory 0,40 2011 MBR/RO X X X

Leo J. Vander Lans Water Treatment Facility, Long Beach, CA 0,13 2011 MF/RO/UVAOP X-Predesign

Singapore NEWater – Changi 0,79 2009 MF/RO/UV Prog Mgmt

Luggage Point AWTP 0,81 2008 MF/RO/UVAOP X X X

Laguna County Sanitation District 0,15 2005 MF/RO/UV X

Singapore NEWater – Seletar 0,44 2004 MF/RO/UV X

Singapore NEWater – Bedok 0,37 2003 MF/RO/UV X

Singapore NEWater – Demonstration Plant 0,11 1998-2001 MF/RO/UV X

Singapore NEWater – Kranji 0,44 2003 MF/RO/UV X

West Basin MWD – Phase I (California) 0,22 1994 Lime/GF/RO X

F. Wayne Hill Water Resources Center 2,64 2006 UF/O3/GAC/O3 X

Broad Run Water Reclamation Facility 0,44 2008 MBR/GAC/UV X

Binney Water Purification Facility, Aurora, CO 0,75 2010 Softening/UVAOP/BAC/G

AC X

Upper Occoquan Service Authority's Millard Robbins Jr. Water 1978 - Granular Activated Carbon (GAC) Based Trains

Capacity (m3/s)

Plant Year

Completed Treatment Train Services Provided Reverse Osmosis Based Trains

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Apresentação para SABESP