Melhore a eficiência de separação de coletores de areia com compressores de garra

Como a primeira etapa de tratamento em estações de tratamento de águas residuais, os coletores de areia arejada são uma etapa importante do processo para o tratamento ideal e econômico de águas residuais. A separação de areia e outros materiais minerais protege os processos de purificação posteriores contra danos causados por abrasão, bloqueios e, e por fim, depósitos. No coletor de areia da planta de tratamento de águas residuais em Poppenweiler, um distrito de Ludwigsburg, na Alemanha, a eficiência da separação de areia, bem como graxa e óleo foi otimizada usando um compressor de garra MINK com controle de frequência da Busch Vacuum Solutions. Isso foi possível sem a necessidade de fazer modificações na geometria do coletor de areia.

Estação de tratamento de águas residuais de Poppenweiler

A estação de tratamento de águas residuais de Poppenweiler tem uma equivalente populacional (PE) de 31.000 e faz parte das atividades operacionais internas do serviço de drenagem municipal de Ludwigsburgo, que também inclui estações de tratamento de esgoto nos distritos de Eglosheim (18.500 PE) e Hoheneck (167.000 PE). A estação de tratamento de águas residuais foi colocada em operação em 1976 e foi radicalmente expandida e modernizada de 1994 a 1996. Os motivos para isso foram que a antiga estação de tratamento de águas residuais não era mais capaz de atender aos requisitos de desempenho de purificação, principalmente com relação à decomposição de nitrogênio e fósforo. Além disso, as comunidades de Affalterbach e Marbach-Siegelhausen também foram conectadas à estação de tratamento de águas residuais de Poppenweiler. Atualmente, a estação de tratamento de águas residuais de 31.000 PE, classe de tamanho 4, abrange uma área de assentamento de 342 hectares.

O coletor de areia de 15 metros de comprimento (Fig. 1) de 1976 hoje ainda está em uso. Não foi expandida durante as medidas de expansão e modernização na década de 1990 e, portanto, atingiu os limites de sua produção. Isso se tornou perceptível devido aos depósitos de areia no clarificador primário e nos tanques de aeração posteriores. É por isso que Walter Eichinger, gerente de operações de todas as três estações de tratamento de águas residuais do serviço de drenagem municipal de Ludwigsburgo, começou a procurar uma solução para otimizar a saída do coletor de areia da forma mais econômica possível.

Com base nas diretrizes da Associação Alemã de Águas, Águas Residuais e Resíduos (DWA), Helmut Riegraf, Gerente de Projetos do Serviço de Drenagem Municipal de Ludwigsburgo, calculou as dimensões necessárias para um coletor de areia que permitiria a separação ideal de areia e matéria suspensa, como óleo e graxa, da matéria suspensa orgânica. O resultado foi que o coletor de areia precisaria ser pelo menos três metros mais longo para reduzir a velocidade do fluxo e, assim, alcançar a separação ideal. Como os custos de construção substanciais e o tempo de inatividade estariam associados à ampliação do tanque do coletor de areia, Walter Eichinger e Helmut Riegraf pensaram na opção de otimizar a circulação das águas residuais com aeração.
Eles queriam alterar a energia cinética turbulenta causada pela velocidade de rolamento nas águas residuais, alterando o volume de vazão de ar. Portanto, eles queriam utilizar a velocidade de fluxo para influenciar a circulação vertical das águas residuais causada pela aeração e seu movimento para a frente.

A solução de sobrepressão da Busch e seus benefícios para o cliente

O soprador de lóbulos rotativos já instalado não era ajustável e, portanto, fornecia um volume de vazão constante a uma sobrepressão de 0,5 bar. Nesse momento, Walter Eichinger entrou em contato com a Busch Vacuum Solutions. A empresa recomendou instalar um compressor de garra MINK (Fig. 2) com um variador de velocidade externo. Este compressor também fornece sobrepressão constante de 0,5 bar, mas o volume de vazão pode ser ajustado com um conversor de frequência de modo que possa ser ajustado com precisão para os requisitos do coletor de areia existente. Usando o princípio de operação do compressor de garra, ele pode ser ajustado dentro de uma ampla faixa de 20 a 60 Hertz sem afetar a sobrepressão gerada.

Com o novo compressor de garra MINK da Busch, Walter Eichinger realizou testes durante várias semanas para alcançar a eficiência de separação ideal no coletor de areia. Ele concluiu que os melhores resultados foram alcançados operando o compressor a 35 Hertz e que isso é totalmente independente da poluição das águas residuais ou da velocidade do fluxo. Quando o volume de águas residuais é alto, os intervalos para a aspiração da areia devem ser simplesmente aumentados. O compressor de garra MINK é instalado na cabine acústica do antigo soprador de lóbulos rotativos, embora seja significativamente mais silencioso. O conversor de frequência é montado na parede e facilmente acessível para que a velocidade possa ser alterada simplesmente pressionando um botão, se necessário.
Agora, essa solução introduz a quantidade exata de ar necessária com vários bocais, que estão fixados ao longo de todo o comprimento do coletor de areia (Fig. 3) a uma profundidade de 2,90 metros. O movimento de rolamento que eles causam nas águas residuais é então regulado pela sua velocidade de circulação de tal forma que a areia e os outros materiais minerais se depositam no canal do coletor de areia do tanque. Ao mesmo tempo, os materiais orgânicos permanecem suspensos e saem do coletor de areia para os tanques de aeração através do clarificador primário, onde são necessários para a desnitrificação. Um movimento de rolamento muito fraco devido à aeração insuficiente pode causar depósitos indesejados de materiais orgânicos na forma de lama no fundo do tanque e no canal do coletor de areia. A separação de óleos, graxas e outros materiais suspensos também foi melhorada para que eles flutuem no topo do coletor de graxa e possam ser removidos.

Dessa forma, foi possível aumentar a capacidade do coletor de areia com mais de 40 anos de idade a um custo relativamente baixo, para que o mínimo possível de areia e outros materiais minerais possa ser transformado e sedimentado nas etapas posteriores de tratamento mecânico e orgânico. Isso também melhorou a funcionalidade e a confiabilidade de toda a estação de tratamento de águas residuais.

E Walter Eichinger também observou outra vantagem do novo compressor de garra MINK: em comparação com o soprador de lóbulos rotativos anterior, o compressor de garra tem maior eficiência energética e está equipado com um motor de eficiência energética IE3, o que se traduz em uma economia de energia de aproximadamente 33%. A manutenção está limitada a uma troca de óleo anual, que é realizada por um técnico de serviço da Busch.