Îmbunătățirea eficienței de separare a denisipatoarelor cu ajutorul compresoarelor cu gheare

Ca prim pas de epurare în instalațiile de epurare a apelor reziduale, deznisipatoarele aerate reprezintă o etapă importantă a procesului pentru o epurare optimă și economică a apelor reziduale. Separarea nisipului și a altor materiale minerale protejează procesele de purificare din aval de daunele cauzate de abraziune, blocaje și, în ultimă instanță, de depuneri. În denisipatorul instalației de epurare a apelor reziduale din Poppenweiler, un district din Ludwigsburg, Germania, eficiența de separare a nisipului, precum și a grăsimilor și uleiurilor a fost optimizată folosind un compresor cu gheare MINK cu controlul frecvenței de la Busch Vacuum Solutions. Acest lucru a fost posibil fără modificarea geometriei denisipatorului.

Instalația de epurare a apelor reziduale Poppenweiler

Instalația de epurare a apelor reziduale Poppenweiler are un echivalent al populației (EP) de 31.000 și face parte din activitățile de operare interne ale serviciului de canalizare municipală din Ludwigsburg, care include și stațiile de epurare a apelor uzate din districtele Eglosheim (18.500 EP) și Hoheneck (167.000 EP). Instalația de epurare a apelor reziduale a fost pusă în funcțiune în 1976 și a fost extinsă și modernizată radical între 1994 și 1996. Motivul a fost că vechea instalație de epurare a apelor reziduale nu mai putea îndeplini cerințele de performanță ale purificării, în special în ceea ce privește descompunerea azotului și fosforului. În plus, comunitățile din Affalterbach și Marbach-Siegelhausen au fost racordate la instalația de epurare a apelor reziduale Poppenweiler. În prezent, instalația de epurare a apelor reziduale de 31.000 EP, clasa de dimensiune 4, acoperă o zonă rezidențială de 342 de hectare.

Denisipatorul de 15 metri lungime (Fig. 1) din 1976 este utilizat și astăzi. Nu a fost extins în timpul măsurilor de extindere și modernizare din anii '90 și a atins astfel limitele performanței sale. Acest lucru a devenit evident din cauza depunerilor de nisip din decantorul primar și din cuvele de aerare aflate în aval. De aceea, Walter Eichinger, managerul de operațiuni al tuturor celor trei instalații de epurare a apelor reziduale pentru serviciul municipal de canalizare din Ludwigsburg, a început să caute o soluție pentru optimizarea performanței de separare a denisipatorului.

Helmut Riegraf, manager de proiect pentru serviciul municipal de canalizare din Ludwigsburg, a calculat dimensiunile necesare pentru un denisipator care să permită separarea optimă a nisipului și a materiei în suspensie, cum ar fi uleiurile și grăsimile, de materiile organice în suspensie, pe baza ghidului DWA (Asociația germană pentru apă, apă reziduală și deșeuri). Rezultatul a fost că denisipatorul trebuia să fie cu cel puțin trei metri mai lung pentru a reduce viteza de curgere și a obține astfel o separare optimă. Deoarece extinderea rezervorului denisipatorului ar fi implicat costuri de construcție și timpi de întrerupere a funcționării semnificativi, Walter Eichinger și Helmut Riegraf s-au gândit la opțiunea de optimizare a recirculării apei reziduale cu aerare.
Aceștia doreau să modifice energia cinetică turbulentă cauzată de viteza de rostogolire din apa reziduală prin modificarea debitului volumetric de aer. Așadar, au dorit să folosească viteza de curgere pentru a influența recircularea pe verticală a apei reziduale, produsă prin aerare și mișcarea de avans.

Soluția de suprapresiune Busch și beneficiile acesteia pentru client

Suflanta cu lobi rotativi deja montată nu era reglabilă și, prin urmare, asigura un debit volumetric constant la o suprapresiune de 0,5 bar. În acel moment, Walter Eichinger a luat legătura cu Busch Vacuum Solutions. Compania a recomandat instalarea unui compresor cu gheare MINK (Fig. 2) cu variator de viteză extern. Acest compresor asigură, de asemenea, o suprapresiune constantă de 0,5 bar, dar debitul volumetric poate fi reglat cu ajutorul unui convertizor de frecvență, astfel încât să poată fi adaptat cu precizie la cerințele denisipatorului existent. Utilizând principiul de funcționare al compresorului cu gheare, acesta poate fi reglat într-un interval larg de la 20 la 60 Hertz, fără a afecta suprapresiunea generată.

Cu noul compresor cu gheare MINK de la Busch, Walter Eichinger a efectuat teste timp de mai multe săptămâni pentru a obține eficiența optimă de separare în denisipator. În cele din urmă, el a concluzionat că cele mai bune rezultate au fost obținute prin utilizarea compresorului la 35 Hertz și că acest lucru este în mare măsură independent de poluarea apei reziduale sau de viteza de curgere. În cazul unui volum crescut de apă reziduală, intervalele pentru aspirarea nisipului trebuie mărite pur și simplu. Compresorul cu gheare MINK este instalat în dulapul izolat fonic al vechei suflante cu lobi rotativi, chiar dacă este semnificativ mai silențios. Convertizorul de frecvență este montat pe perete și ușor accesibil, astfel încât viteza poate fi modificată cu ușurință printr-o apăsare de buton, dacă este necesar.
Acum, această soluție introduce cantitatea exactă de aer necesară cu ajutorul mai multor duze, care sunt atașate pe întreaga lungime a denisipatorului (Fig. 3) la o adâncime de 2,90 metri. Mișcarea de rostogolire pe care o provoacă în apa reziduală este acum reglată prin viteza de recirculare, astfel încât nisipul și alte materiale minerale se depun în canalul denisipatorului rezervorului. În același timp, materialele organice rămân în suspensie și ies din denisipator prin decantorul primar în cuva de aerare, unde sunt necesare pentru denitrificare. O mișcare de rostogolire prea slabă din cauza aerării insuficiente poate duce la depuneri nedorite de materiale organice sub formă de nămol pe fundul rezervorului și în canalul denisipatorului. De asemenea, a fost îmbunătățită separarea uleiurilor, lubrifianților și a altor materiale în suspensie, astfel încât acestea să plutească în partea de sus a separatorului de grăsime și să poată fi îndepărtate.

În acest fel, a fost posibilă creșterea capacității denisipatorului vechi de peste 40 de ani la costuri relativ scăzute, astfel încât să poată fi transportat și decantat cât mai puțin nisip și alte materiale minerale în etapele de epurare mecanică și organică din aval. Acest lucru a îmbunătățit și funcționalitatea și fiabilitatea întregii instalații de epurare a apelor reziduale.

Iar Walter Eichinger a observat și un alt avantaj al noului compresor cu gheare MINK: în comparație cu suflanta cu lobi rotativi anterioară, compresorul cu gheare este mai eficient din punct de vedere energetic și este echipat cu un motor cu economie de energie IE3, ceea ce se traduce prin economii de energie de aproximativ 33 %. Întreținerea este limitată la un schimb de ulei anual, efectuat de un tehnician de service Busch.