Migliorare l'efficienza di filtrazione dei dissabbiatori con i compressori a camme

Essendo la prima fase del trattamento negli impianti di trattamento delle acque reflue, i dissabbiatori aerati rappresentano una fase del processo fondamentale per ottenere un trattamento ottimale ed economico delle acque reflue. La separazione della sabbia e di altri materiali minerali protegge i processi di depurazione a valle dai danni causati da abrasione, ostruzioni e in definitiva dai depositi. Nel dissabbiatore dell'impianto di trattamento delle acque reflue di Poppenweiler, un distretto di Ludwigsburg, in Germania, l'efficienza di filtrazione di sabbia, grasso e oli è stata ottimizzata utilizzando un compressore a camme MINK con controllo della velocità di Busch Vacuum Solutions. Ciò è stato possibile senza dover apportare modifiche alla geometria del dissabbiatore.

Impianto di trattamento delle acque reflue di Poppenweiler

L'impianto di trattamento delle acque reflue di Poppenweiler ha una popolazione equivalente (PE) di 31.000 e fa parte delle attività operative interne del servizio drenaggio comunale di Ludwigsburg, che comprende anche impianti di trattamento delle acque reflue nei distretti di Eglosheim (18.500 PE) e Hoheneck (167.000 PE). L'impianto di trattamento delle acque reflue è stato messo in funzione nel 1976 ed è stato radicalmente ampliato e modernizzato dal 1994 al 1996. Ciò è dovuto al fatto che il vecchio impianto di trattamento delle acque reflue non era più in grado di soddisfare i requisiti di prestazione della purificazione, principalmente per quanto riguarda la decomposizione di azoto e fosforo. Anche i comuni di Affalterbach e Marbach-Siegelhausen sono stati collegati all'impianto di trattamento delle acque reflue di Poppenweiler. Oggi, l'impianto di trattamento delle acque reflue da 31.000 PE, taglia classe 4, copre un'area di 342 ettari.

Il dissabbiatore lungo 15 metri (Fig. 1) del 1976 è ancora in uso oggi. Non è stato ampliato durante le misure di espansione e modernizzazione negli anni '90 e ha quindi raggiunto i limiti delle sue prestazioni. Ciò è diventato evidente a causa dei depositi di sabbia nel depuratore primario e nelle vasche di aerazione a valle. Per questo motivo Walter Eichinger, direttore operativo di tutti e tre gli impianti di trattamento delle acque reflue del servizio drenaggio comunale di Ludwigsburg, ha iniziato a cercare una soluzione per ottimizzare nel modo più economico possibile le prestazioni di separazione del dissabbiatore.

In base alle linee guida dell'Associazione tedesca per l'acqua, le acque reflue e i rifiuti (DWA), Helmut Riegraf, responsabile di progetto del servizio drenaggio comunale di Ludwigsburg, ha calcolato le dimensioni necessarie per un dissabbiatore che consentisse una separazione ottimale di sabbia e di sostanze sospese, come oli e grassi, dal materiale organico in sospensione. Il risultato è stato che il dissabbiatore avrebbe dovuto essere più lungo di almeno tre metri per ridurre la velocità di flusso e ottenere così una separazione ottimale. Poiché l'ampliamento del serbatoio di raccolta sabbia avrebbe comportato notevoli costi di costruzione e lunghi tempi di fermata della struttura, Walter Eichinger e Helmut Riegraf hanno pensato all'opzione di ottimizzare la circolazione delle acque reflue con l'aerazione.
La loro intenzione era quella di modificare l'energia cinetica turbolenta causata dalla velocità di scorrimento nelle acque reflue modificando la portata volumetrica dell'aria. Volevano quindi utilizzare la velocità di flusso per influenzare la circolazione verticale delle acque reflue causata dall'aerazione e il suo movimento in avanti.

La soluzione di sovrappressione di Busch e i suoi vantaggi per il cliente

Il soffiatore rotativo a lobi già installato non era regolabile e quindi forniva una portata volumetrica costante con una sovrappressione di 0,5 bar. A questo punto, Walter Eichinger ha contattato Busch Vacuum Solutions. L'azienda ha consigliato l'installazione di un compressore a camme MINK (Fig. 2) con un variatore di velocità esterno. Anche questo compressore fornisce una sovrappressione costante di 0,5 bar, ma la portata volumetrica può essere regolata con un convertitore di frequenza in modo che possa essere adattata con precisione ai requisiti del dissabbiatore esistente. L'utilizzo del principio operativo del compressore a camme permette una regolazione in un ampio intervallo da 20 a 60 Hz senza influire sulla sovrappressione generata.

Con il nuovo compressore a camme MINK di Busch, Walter Eichinger ha effettuato test per diverse settimane per ottenere un'efficienza di filtrazione ottimale nel dissabbiatore. Infine, ha concluso che i migliori risultati sono stati ottenuti facendo funzionare il compressore a 35 Hz, in modo ampiamente indipendente dall'inquinamento delle acque reflue o dalla velocità di flusso. Se il volume delle acque reflue è elevato, gli intervalli per l'aspirazione della sabbia devono essere semplicemente prolungati. Il compressore a camme MINK è installato nella cabina insonorizzante del vecchio soffiatore rotativo a lobi, anche se è molto più silenzioso. Il convertitore di frequenza è montato a parete e vi si accede con facilità, rendendo possibile e semplice modificare la velocità premendo un pulsante, se necessario.
Ora questa soluzione introduce la quantità esatta di aria necessaria con diversi ugelli, fissati lungo l'intera lunghezza del dissabbiatore (Fig. 3) a una profondità di 2,90 metri. Il movimento di scorrimento causato nelle acque reflue è ora regolato dalla velocità di circolazione in modo tale che la sabbia e altri materiali minerali si depositino nel canale del dissabbiatore del serbatoio. Allo stesso tempo, i materiali organici rimangono sospesi ed escono dal dissabbiatore attraverso il decantatore primario nelle vasche di aerazione, dove sono necessari per la denitrificazione. Un movimento di scorrimento troppo debole dovuto a un'aerazione insufficiente può causare depositi indesiderati di materiale organico sotto forma di fanghi sul fondo del serbatoio e nel canale del dissabbiatore. Anche la separazione di oli, grassi e altri materiali sospesi è stata migliorata, in modo che possano galleggiare sulla parte superiore del separatore di grassi e quindi essere sgrassati.

In questo modo è stato possibile aumentare la capacità del dissabbiatore, vecchio di oltre 40 anni, a costi relativamente bassi, in modo da poter introdurre e far depositare la minor quantità possibile di sabbia e altro materiale minerale nelle fasi di trattamento meccaniche e organiche a valle. Ciò ha migliorato anche la funzionalità e l'affidabilità dell'intero impianto di trattamento delle acque reflue.

E Walter Eichinger ha notato anche un altro vantaggio del nuovo compressore a camme MINK: rispetto al precedente soffiatore rotativo a lobi, il compressore a camme è più efficiente a livello energetico ed è dotato di un motore a risparmio energetico IE3, il che si traduce in risparmi energetici di circa il 33%. La manutenzione è limitata a un cambio dell'olio annuale, eseguito da un tecnico dell'assistenza Busch.