Tratamento de água. O que queremos dizer com eficiência energética?
Ao ponderar a possibilidade de modernização de uma estação de tratamento de águas residuais, a redução permanente dos valores limites de amônia, nitratos e fosfatos costumam ser o fator que impulsiona a decisão de investimento. E no que diz respeito ao orçamento, vale a pena incluir a eficiência energética nos planos de maior poupança e proteção ambiental. Levando em consideração que muitas vezes apenas o suprimento de ar para aeração representa mais de 70% dos custos operacionais neste campo.
Foi assim que a estação de tratamento de águas residuais Rheda-Wiedenbrück (para uma população equivalente a 326.000 habitantes) planejou. Eles estão atualmente testando um novo conceito de controle para a tecnologia de sopradores AERZEN, a combinação de controle AERsmart.
O trabalho de modernização da estação de tratamento de águas residuais começou em 2013. Conectando os habitantes da região de Rheda-Wiedenbrück na Alemanha e o maior matadouro de suínos do país. Um dos objetivos do projeto foi fornecer ar ao tratamento biológico de forma mais eficiente, não só substituindo os difusores antigos por novos, mas também instalando-os na base dos tanques de aeração a uma profundidade de 30 cm a mais.
Considerando a área de superfície dos seis tanques, eles conseguiram aumentar o volume de processamento em várias centenas de metros cúbicos. Apesar de ter ganho uma folga de 30 cm, isso também significou um aumento na pressão do sistema de 30 mbar, que teve que ser levado em consideração no que diz respeito ao design da tecnologia do soprador.
Antes da modernização da planta, a água era tratada com grande excesso de oxigênio nos tanques, principalmente para cobrir com segurança as flutuações relativas aos valores de entrada do matadouro. Por fim, e com o objetivo de reduzir os custos operacionais e as emissões de CO2, um dos objetivos do projeto era poder acoplar, no futuro, e com uma precisão significativamente maior, a aeração dos tanques com a flutuação da carga de águas residuais e consumo de oxigênio resultante. Durante a primeira fase, isso significava controlar a velocidade orientando-se para as necessidades dos quatro sopradores AERZEN.
Ar inteligente para o seu processo
O controlador lógico programável (PLC) gera os valores nominais a partir dos dados medidos nas águas residuais, principalmente na forma de concentrações de amônia e nitrato. Além disso, existe um sistema inteligente que controla as válvulas reguladoras do diafragma. Fecham-se lentamente quando a saturação de oxigênio necessária é alcançada na água do tanque correspondente. Para evitar que o fechamento produza uma pressão maior no tubo e, consequentemente, uma resistência maior, o PLC reduz a pressão nominal ao mesmo tempo.
A demanda de oxigênio nas três fases de purificação forma a base para otimizar o sistema de controle com o AERsmart. O PLC central da planta processa os índices e o Profibus transfere a pressão nominal resultante para o controle do soprador. AERsmart então garante que os quatro dispositivos compactos funcionem juntos de forma otimizada em termos de economia de energia. A AERZEN desenvolveu o AERsmart para que esses quatro equipamentos não apenas cubram o oxigênio necessário nos tanques de aeração com um processo seguro, mas também gerem o volume de ar necessário da maneira mais eficiente em termos de energia no sistema composto.
Como na estação de tratamento de efluentes de Rheda-Wiedenbrück são utilizadas três máquinas diferentes com diferentes faixas de operação e graus de eficiência, sua operação deve ser coordenada de forma que o número de vezes que as máquinas sejam ligadas e desligadas seja o mesmo, já que ligá-las e desligá-las constantemente aumentaria o desgaste. É necessário a distribuição de ar entre os tanques de aeração (regulando a pressão por meio do controle deslizante, evitando a entrada de perturbações, por exemplo, NH4-N, ajustando a quantidade de água, etc.) e a seleção da máquina é executada de forma eficiente para que o grau geral de eficiência seja ideal. Isso é alcançado pelo novo sistema de controle da AERZEN.
Como resultado provisório, a estação de tratamento de águas residuais Rheda-Wiedenbrück poderia economizar cerca de 30% de energia no tratamento biológico com o uso de sopradores com eficiência energética e controle de processo relativamente simples que está mais intimamente ligado aos valores de corrente dominantes. O AERsmart fornece 5% a 8% a mais graças à otimização alcançada no nível do soprador. O teste de campo realizado na estação de tratamento de efluentes nos dirá de quanto estaremos falando em uma fase mais longa de operação. A de Rheda-Wiedenbrück é a primeira estação de tratamento de águas residuais na Alemanha a testar o controle AERsmart em condições reais.
