Oxigenação dos tanques de arejamento com economia de energia

Nas estações municipais de tratamento de águas residuais, o tratamento de águas residuais biológicas aeróbias geralmente ocorre num tanque de arejamento ou no canal de arejamento após o tanque primário de sedimentação. As águas residuais são arejadas com sopradores de lóbulos rotativos para fornecer oxigénio aos microrganismos. A Busch Vacuum Pumps and Systems lançou uma nova série de sopradores de lóbulos rotativos para esta aplicação que assegura a injeção fiável de oxigénio.
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No que se refere ao arejar dos tanques de arejamento em estações de tratamento de águas residuais, os sopradores de lóbulos rotativos mecânicos tornaram-se a primeira escolha entre as tecnologias que podem ser usadas para a produção de sobrepressão. Com os novos sopradores de lóbulos rotativos Tyr (figura 1), a Busch Vacuum Pumps and Systems procurou estabelecer novos padrões nesta aplicação. Durante o processo, o especialista mundial em tecnologia de vácuo e ar comprimido pode olhar para mais de 50 anos de experiência neste setor.


Fig. 1: Canais de arejamento numa estação municipal de tratamento de águas residuais

A Busch cobre uma faixa de desempenho entre 2,5 e 73 metros cúbicos de caudal volumétrico por minuto a uma sobrepressão de 1 bar com os seus sopradores de lóbulos rotativos Tyr. Como as estações de tratamento de águas residuais operacionais constituem custos financeiros significativos para todos os municípios, os diretores das estações de tratamento de águas residuais e os responsáveis pela tecnologia concordam que todo o potencial de poupança de energia deve ser alcançado nestas estações para garantir o funcionamento mais eficiente em termos energéticos e, assim, reduzir os custos operacionais. A Busch desenvolveu ainda mais o perfil dos lóbulos rotativos, conseguindo uma compressão de ar mais eficaz com uma etapa de compressão perfeitamente ajustada em termos de caudal. Os motores de baixo consumo da classe de eficiência IE3 são o standard e também adequados para funcionamento com variação de frequência, aumentando ainda mais a eficiência energética.

Foi dada grande importância à compactação e ao funcionamento silencioso na conceção dos sopradores de lóbulos rotativos Tyr. Isso originou unidades compactas (figura 2) que podem ser instaladas em espaços reduzidos. Além disso, foram alcançadas emissões de ruído reduzidas graças a uma conceção inovadora de isolamento do ruído. O uso de engrenagens helicoidais e altamente precisas, de filtros de entrada e saída otimizados em termos de ruído, bem como uma cabine acústica eficiente, abriram caminho para que esta redução de ruído fosse alcançada quando comparada com os sopradores convencionais.


Fig. 2: Soprador de lóbulos rotativos Tyr na sala de máquinas de uma estação de tratamento de águas residuais

O funcionamento dos sopradores de lóbulos rotativos Tyr pode ser controlado de diferentes maneiras. Podem ser ligados ao sistema de controlo da estação de tratamento de águas residuais usando um sistema de controlo PLC. Se o nível de oxigénio medido continuamente no tanque de arejamento cair abaixo de um valor mínimo, o soprador liga-se automaticamente e permanece em funcionamento até atingir o valor máximo. Para tanques de arejamento maiores ou para vários tanques, podem ser instalados vários sopradores de lóbulos rotativos Tyr. Dependendo dos requisitos de oxigénio, podem ser operados vários sopradores de lóbulos rotativos Tyr de forma simultânea ou alternada para atingir tempos de funcionamento semelhantes em todos os sopradores.

No caso dos sopradores de lóbulos rotativos controlados por variador de frequência, o fornecimento de oxigénio não precisa de ser controlado pelo tempo de funcionamento dos sopradores individuais; em vez disso, pode ser controlado pela velocidade e, portanto, pelo caudal volumétrico gerado pelo soprador. O controlo de velocidade permite uma injeção de oxigénio mais precisa num tanque de arejamento. Na prática, isso significa que os valores mínimos e máximos estão mais próximos uns dos outros.

Fig. 3: Sopradores de lóbulos rotativos Tyr da Busch

Também são possíveis controlos mais simples sem um conversor de frequência. Se, por exemplo, dois sopradores de lóbulos rotativos Tyr idênticos forem usados para arejar um tanque de arejamento, estes são concebidos de forma a que, juntos, gerem um caudal volumétrico concebido para a maior carga de sujidade. A estação de tratamento de águas residuais de Schlammersdorf-Vorbach na região do Alto Palatinado da Alemanha, por exemplo, usa dois sopradores de lóbulos rotativos Tyr. Ambos os sopradores podem ser operados a duas velocidades diferentes. Dependendo do fornecimento de oxigénio necessário, podem funcionar a toda velocidade ou a meia velocidade. Isso permite o funcionamento sem controlo de frequência com quatro níveis de caudal volumétrico, o que permite uma maior poupança energética.

Os diretores das estações de tratamento de águas residuais e os responsáveis pela tecnologia foram conquistados pela fiabilidade e facilidade de funcionamento do soprador de lóbulos rotativos Tyr. Para Jürgen Nass, Diretor de Operações da estação de tratamento de águas residuais de Rheinfelden-Herten, as vantagens são óbvias: "Os níveis de óleo para engrenagens e rolamentos podem ser verificados a partir do exterior através de janelas de inspeção quando a cabine acústica está fechada. Uma troca de óleo é simples de executar, pois os orifícios de enchimento de óleo e as válvulas de drenagem de óleo estão facilmente acessíveis após a abertura da porta do armário que absorve o ruído. O filtro de aspiração é montado de uma forma que pode ser retirado pela frente sem o risco de queda de impurezas no soprador." Jürgen Nass também elogiou a fiabilidade dos sopradores: "Depois de um ano de funcionamento, não houve qualquer mau funcionamento, e muito menos uma falha num soprador."


Fig. 4: Vista para a cabine acústica aberta de um soprador de lóbulos rotativos Tyr. As aberturas de enchimento e drenagem de óleo, bem como as janelas de inspeção do nível de óleo, que podem ser vistas de fora, estão em primeiro plano


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