Monitoreo y control de aireación en tiempo real reduce consumo en 95%

Un estudio reciente realizado en una planta de tratamiento de aguas residuales mostró que el monitoreo y control de la aireación en tiempo real redujo los nutrientes devueltos al proceso de tratamiento principal en un 90% y disminuyó el consumo energético en un 95%. Conozca cómo funciona la solución de Xylem.

Los operadores e ingenieros de las plantas de tratamiento de aguas residuales se enfrentan a gastos de explotación cada vez más altos debido al aumento de los precios de la energía y los productos químicos, además de que la autorización para la descarga de efluentes tiene límites cada vez más estrictos. Muchas plantas están recurriendo a los sensores y la automatización con el fin de reducir los gastos de explotación, limitar los gastos de capital y mejorar los resultados del tratamiento.

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Para superar estos desafíos, se realizó un estudio avanzado de control de procesos en un digestor aeróbico en Green Lake, Wisconsin. Al controlar el proceso de una forma más inteligente, la solución redujo significativamente el fósforo y nitrógeno en las devoluciones al proceso de tratamiento principal y redujo el consumo de energía y el desgaste del fuelle.

Antecedentes del estudio de digestión aeróbica

La planta de tratamiento de aguas residuales de Green Lake utiliza un sistema SBR (reactor biológico secuencial) avanzado de tipo ICEAS (sistema de aireación prolongada de ciclo intermitente) de alimentación continua (caudal promedio = 0,2 MGD) con digestión aeróbica. El digestor incluye difusores de burbuja fina, fuelles de desplazamiento positivo y una válvula telescópica manual para decantación. Los sólidos del digestor se envían a un filtro prensa de banda para el desagote y, finalmente, su aplicación en la tierra.

El digestor tiene cuatro zonas que operan en serie, dos en el digestor este y dos en el digestor oeste. Los lodos activados en exceso se bombean automáticamente del sistema ICEAS hacia el digestor este aproximadamente cada dos horas. El sobrenadante del digestor retorna al SBR a través de la válvula telescópica y se inicia manualmente cuatro días por semana. Una vez por semana se utiliza una bomba para lodos para eliminar el lodo del digestor oeste.

Sensores YSI, sistema OSCAR y controlador DINO de Xylem

Durante el estudio, se instalaron sensores YSI para la medición de NH4, NO3, K, DO y ORP en los digestores este y oeste. Además, se instaló un analizador (modelo P700) de ortofosfato (PO4) YSI en el digestor este.

El digestor aeróbico fue mejorado con el sistema de control optimizador de rendimiento de procesos OSCAR con controlador DINO de Xylem, que ajusta automáticamente el tiempo de aireación necesario en el digestor basándose en las lecturas de potasio. El controlador DINO alterna las condiciones aeróbicas, anóxicas y anaeróbicas en el digestor con el fin de optimizar el tratamiento total del nitrógeno y fósforo a la par que se minimiza el consumo energético.

Resultado: mejora en la eliminación de nutrientes y ahorros de energía

El sistema OSCAR con controlador DINO permitió la eliminación biológica de fósforo en el digestor, reduciendo el PO4 devuelto al proceso ICEAS a través de decantación o desagote de sólidos en más del 90% en promedio. Esta reducción ayudó a la planta a reducir el consumo de sustancias químicas en el proceso de tratamiento principal en más del 50%, sin dejar de cumplir con la concentración permitida de fósforo en el efluente.

El controlador DINO también logró una reducción del 100% del NO3 devuelto al proceso de tratamiento principal en comparación con la operación anterior, que se sometió a una aireación continua. El consumo energético del fuelle del digestor de la planta de Green Lake se redujo en un 95% en comparación con la operación anterior. La energía del fuelle pasó de 36% a 0% en pico de demanda, reduciendo los costos de demanda y el costo unitario de la energía.

En términos generales, el digestor aeróbico, equipado con el sistema OSCAR con controlador DINO, redujo el nitrógeno y fósforo devueltos al proceso de tratamiento principal en más del 90%, reduciendo el consumo energético en más del 95%.

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