Automation of water treatment plants: a study technical-economic

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2237-9290.2022.002.0004

Keywords:

Raw water, Treatment efficiency, Economic feasibility, Financial indicators

Abstract

The alarming predictions of population growth lead to the development of new technologies and/or methods to supply the growing demand for water in urban areas. In this way, different forms and technological levels are available to carry out the water treatment process aimed at public supply, with the purpose of better efficiency and lower operating and maintenance costs. For this, one option would be to optimize the water treatment process through instrumentation, control and automation of water treatment plants (WTPs). In this context, the aim of this study was to evaluate the treatment efficiency and the technical and economic feasibility of automating a water treatment plant, compared to conventional treatment plants. For this, four plants with similar characteristics were selected (flow rate, raw water characteristics and/or design) and evaluated in terms of implementation costs, operation, net present value, internal rate of return and payback in different scenarios (State company and private). The results showed that WTP-2, with an automation system, presented a similar result to WTP-1 (without automation system) and was considerably better than other WTPs with similar flows rates. The use of a treatment plant automation system is capable of saving 80.00%. Both scenarios demonstrated a positive net present value. The payback indicators showed that the value of the investment with the acquisition and installation of the equipment can be recovered in up to 4 years at the state-owned companies and 7 years at the private companies. Overall, this study provides insights that intrinsically contributes to the application of automation systems in water treatment systems, demonstrating efficiency and technical-economic feasibility.

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Author Biographies

William Michelon, Universidade do Contestado

Possui graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental (2012), Mestre e Doutor em Engenharia Química pela Universidade Federal de Santa Catarina (2015/2021). É professor dos cursos de graduação da Universidade do Contestado, e professor do Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil, Sanitária e Ambiental da UnC. Tem experiência no desenvolvimento de projetos de saneamento ambiental e acompanhamento de processos de tratamento de resíduos. É pesquisador da área de ciências ambientais e engenharias, atuando na avaliação da qualidade da água, análise de risco microbiológico, desenvolvimento de tecnologias ecofriendly, biorremediação, biorrefinarias e produção de bioprodutos alinhados ao conceito de economia circular. 

Helton Araujo Couto Carneiro, Universidade do Contestado

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná(1999) e especialização em Engenharia do Produto e Design pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná(2003). Atualmente é Engenheiro Mecânico da Companhia Catarinense de Águas e Saneamento. Tem experiência na área de Engenharia Sanitária, com ênfase em Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias. Atuando principalmente nos seguintes temas:Eficiência energética. 

Daniel Celestino Fornari Bocchese, Universidade do Contestado

Possui graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina (2008). Possui Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade do Oeste de Santa Catarina (2014). Tem experiência na área de projetos em saneamento. Atualmente é engenheiro sanitarista da Companhia Catarinense de Águas e Saneamento, atuando na área de operação e manutenção de sistemas de abastecimento de água e de sistemas de esgotamento sanitário. É mestrando no programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil, Sanitária e Ambiental, pela Universidade do Contestado, com atuação na área de tratamento de esgoto sanitário.

Fernando Maciel Ramos, Universidade do Contestado

Doutorado em Ciências Contábeis pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos (Unisinos), com Doutorado Sanduíche realizado por meio do Estágio de Pós-Graduação junto ao Doutoramento em Contabilidade da Universidade de Aveiro (PT). Mestre em Ciências Contábeis pela Fundação Universidade Regional de Blumenau (FURB). Especialista em Contabilidade Gerencial, Controladoria, Auditoria e Perícia Contábil pelo Centro Universitário Internacional de Curitiba (Uninter). Graduado em Ciências Contábeis pela Universidade do Sul de Santa Catarina (Unisul). Docente dos cursos de Gastronomia e Processos Gerenciais do SENAC - SC. Atua também em cursos de Pós-graduação Lato Sensu da área contábil e gestão empresarial, com foco na área de Finanças Corporativas. Membro do Grupo de Pesquisa em Contabilidade e Regulação de Negócios (COREG - Unisinos) e Grupo de Pesquisa em Contabilidade e Custos (UFAM). Os tópicos atuais de estudo e interesses de pesquisa são governança corporativa, laços sociais entre CEOs e conselhos (administração e fiscal / supervisão), qualidade da informação contábil. 

Aline Viancelli, Universidade do Contestado

Possui graduação em Ciências Biológicas (Licenciatura e Bacharelado) pela Universidade do Contestado (2007). Graduação em Química (Licenciatura) pela Universidade Norte do Paraná (2019). Mestrado em Ecologia pela Universidade Federal de Santa Catarina (2009). Doutorado em Biotecnologia e Biociências pela Universidade Federal de Santa Catarina (2012), área de concentração Microbiologia e Parasitologia. Pós-doutorado em Tratamento de Efluentes (Embrapa- Capes - 2012). Foi professora do Centro Educacional Mundo de Aprendizagem, atuando na área de Química. Foi coordenadora do Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil, Sanitária e Ambiental da UnC, de 2018 a 2021. Desde 2021 está entre os pesquisadores mais influentes do mundo (AD Scientific Index). É professora titular dos cursos de graduação da Universidade do Contestado, e professora permanente do Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil, Sanitária e Ambiental da UnC. Atua principalmente no campo da microbiologia, virologia ambiental, qualidade de água, reuso de água e tratamento de efluentes da suinocultura. Co-founder do Instituto de Inteligência em Pesquisa e Consultoria Científica. Email: alineviancelli@unc.br, aline@gs4editora.com.

Marcos Paulo Hirth, Universidade do Contestado

Graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade do Contestado - UnC (2013), Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2015) e Doutor em Engenharia Elétrica e Informática Industrial pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020). Atualmente é professor do Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil, Sanitária e Ambiental (PMPECSA) e professor do curso de Engenharia Elétrica da UnC, além de coordenar o NDE. É pesquisador no Grupo de Pesquisa em Energias Alternativas e Renováveis da UnC (GPEAR-UnC), atuando com conversores estáticos de potência para processamento de energia, energia renovável e eficiência energética. Além disso, é conselheiro Câmara Especializada em Engenharia Elétrica (CEEE) do CREA-SC.

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Published

2023-03-21

Issue

Vol. 12 No. 2 (2022): Natural Resources: Jun, Jul, Ago, Set, Out, Nov 2022

Section

Engenharia Sanitária

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