Tratamiento de aguas. ¿A que nos referimos con eficiencia energética?
Cuando se contempla la posibilidad de modernizar una planta de tratamiento de aguas residuales, la reducción permanente de los valores límite de amonio, nitratos y fosfatos suele ser el factor que empuja a tomar la decisión de invertir. Y en lo que a presupuesto se refiere, merece la pena incluir en los planes la eficiencia energética para un mayor ahorro y protección ambiental. Teniendo en cuenta que con frecuencia solamente el suministro de aire para la ventilación supone más del 70% de los costes operativos en este campo.
Así es como lo planificó la planta de tratamiento de aguas residuales de Rheda-Wiedenbrück (para una población equivalente a 326.000 habitantes). En la actualidad están probando un nuevo concepto de control para la tecnología de sopladores AERZEN, la combinación de control AERsmart.
Los trabajos de modernización de la planta de tratamiento de aguas residuales comenzaron en 2013. Se conectaron a los habitantes de la región de Rheda-Wiedenbrück, en Alemania, y el matadero de ganado porcino más grande del país. Uno de los objetivos del proyecto era suministrar aire al tratamiento biológico de forma más eficiente, no solo reemplazando las viejas rejillas de ventilación con otras nuevas, sino también instalándolas sobre la base de los tanques de ventilación a una profundidad 30 cm mayor.
Considerando la superficie de los seis depósitos, pudieron incrementar el volumen de procesamiento en varios cientos de metros cúbicos. A pesar de haber ganado un espacio de 30 cm, ello supuso también un aumento de la presión del sistema en 30 mbar que tuvieron que tomarse en consideración con respecto al diseño de la tecnología del soplador.
Antes de modernizar la planta, el agua se trataba con un gran exceso de oxígeno en los depósitos, en concreto para cubrir con seguridad las fluctuaciones relativas a los valores de entrada del matadero. Finalmente, y con el objetivo de reducir los costes operativos y las emisiones de CO2, un objetivo del proyecto era poder acoplar en el futuro y con una precisión sensiblemente mayor la ventilación de los depósitos con la fluctuación en la carga de aguas residuales y el consumo de oxígeno resultante. Durante la primera fase, esto suponía controlar la velocidad orientándose a las necesidades de los cuatro equipos soplantes de AERZEN.
Aire inteligente para su proceso
El controlador lógico programable (PLC) genera los valores nominales a partir de los datos medidos en las aguas residuales, principalmente en forma de concentraciones de amonio y nitratos. Además, existe un sistema inteligente que controla las válvulas de regulación del diafragma. Estas se cierran lentamente cuando en el agua del depósito correspondiente se ha alcanzado la saturación de oxígeno necesaria. Para evitar que el cierre produzca una presión mayor en la tubería, y en consecuencia una mayor resistencia, el PLC reduce paralelamente la presión nominal.
La demanda de oxígeno en las tres fases de depuración constituye la base para optimizar el sistema de control con el control de AERsmart. El PLC central de la planta procesa los índices y Profibus transfiere la presión nominal resultante al control del soplador. A continuación, AERsmart se encarga de que los cuatro equipos compactos funcionen en combinación de manera óptima en términos de ahorro de energía. AERZEN ha desarrollado el AERsmart para que estos cuatro equipos no solo cubran el oxígeno necesario en los tanques de aireación con un proceso seguro, sino también para generar el volumen de aire necesario de la manera más eficiente desde el punto de vista energético en el sistema compuesto.
Como en la planta de tratamiento de aguas residuales de Rheda-Wiedenbrück se emplean tres máquinas diferentes con rangos de operación y grados de eficiencia divergentes, su funcionamiento se debe coordinar de tal manera que el número de veces que se enciendan y apaguen las máquinas sea el mínimo posible, ya que encenderlas y apagarlas constantemente haría aumentar el desgaste. Es necesario que la distribución de aire entre los tanques de aireación (regulando la presión mediante el control deslizante, evitando la entrada de perturbaciones, por ejemplo, NH4-N, ajustando la cantidad de agua, etc.) y la selección de la máquina se realicen de manera eficiente para que el grado de eficiencia global sea óptimo. Esto se consigue mediante el nuevo sistema de control de AERZEN.
Como resultado provisional, la planta de tratamiento de aguas residuales de Rheda-Wiedenbrück podría ahorrar alrededor de un 30% de energía en el tratamiento biológico con el empleo de sopladores de bajo consumo y un control de proceso relativamente simple que se vincule más estrechamente a los valores actuales dominantes. AERsmart proporciona de un 5% a un 8% más gracias a la optimización que se logra al nivel del soplador. La prueba de campo que se realice en la planta de aguas residuales nos dirá de cuánto estaremos hablando en una fase de operación más larga. La de Rheda-Wiedenbrück es la primera planta de aguas residuales de Alemania que prueba el control AERsmart en condiciones reales.
