Monitoraggio in tempo reale e riduzione del consumo energetico del 95%

Un recente studio condotto da un impianto di depurazione delle acque reflue ha dimostrato che il monitoraggio e il controllo in tempo reale dell’aerazione riducono la quantità di nutrienti di ritorno al processo di trattamento principale del 90% e il consumo energetico del 95%. Ecco come funziona la soluzione di Xylem.

I gestori e i tecnici degli impianti di depurazione delle acque reflue devono confrontarsi con un aumento dei costi operativi in seguito ai rincari continui sia dei costi dell’energia che dei prodotti chimici, oltre che con limitazioni sempre più rigorose per quanto riguarda l’effluente. Per ridurre i costi operativi, limitare le spese di capitale e migliorare al contempo la qualità del trattamento, molti impianti stanno passando a sensori e automazione.

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Per affrontare tutte queste sfide, è stato condotto uno studio avanzato di controllo del processo presso un digestore aerobico di Green Lake (Wisconsin, USA). Controllando il processo in modo più intelligente, la soluzione adottata ha ridotto significativamente la quantità di fosforo e azoto di ritorno al processo di trattamento principale, ma anche il consumo energetico e l’usura del soffiante.

Le premesse dello studio sulla digestione aerobica

L’impianto di depurazione delle acque reflue di Green Lake utilizza un sistema SBR avanzato ICEAS ad alimentazione continua (con una portata media di 0,2 MGD) con digestione aerobica. Il digestore è equipaggiato con diffusori a bolle fini, soffianti a portata positiva e una valvola telescopica manuale per la decantazione. I solidi del digestore vengono convogliati in un filtro-pressa per il drenaggio e infine la dispersione sul terreno.

Il digestore prevede quattro zone operative in serie: due nel digestore est e due nel digestore ovest. Il fango attivo viene pompato automaticamente dal sistema ICEAS al digestore est ogni due ore circa. Il supernatante dal digestore viene riconvogliato all’SBR tramite la valvola telescopica, che viene azionata manualmente per quattro giorni alla settimana. Per rimuovere il fango dal digestore ovest, viene attivata una pompa per fanghi una volta alla settimana.

Sensori YSI, sistema OSCAR con controller DINO di Xylem

Durante lo studio, nei digestori est e ovest sono stati installati diversi sensori YSI per la misurazione di NH4, NO3, K, DO e ORP, mentre nel digestore est è stato installato anche un analizzatore YSI (modello P700) di ortofosfato (PO4).

Il digestore aerobico è stato rinnovato con il sistema di controllo e ottimizzazione delle prestazioni di processo OSCAR con controller DINO di Xylem, che regola automaticamente il tempo di aerazione richiesto nel digestore in funzione della quantità di potassio. Il controller DINO alterna condizioni aerobiche, anossiche e anaerobiche nel digestore per ottimizzare il trattamento complessivo con azoto e fosfato, riducendo al contempo il consumo energetico.

Il risultato: maggiore rimozione del nutriente e risparmio energetico

Il sistema OSCAR con controller DINO ha consentito la rimozione biologica del fosforo nel digestore, riducendo il PO4 di ritorno al processo ICEAS mediante decantazione o drenaggio dei solidi di una media di oltre il 90%. In questo modo, l’impianto ha più che dimezzato il consumo di prodotti chimici nel processo di trattamento principale, pur attenendosi alle limitazioni previste per la quantità di fosforo nell’effluente.

Inoltre, il controller DINO ha consentito di eliminare completamente i nitrati di ritorno al processo di trattamento principale, rispetto al trattamento precedente che veniva aerato di continuo, e di conseguenza il consumo energetico dei soffianti del digestore dell’impianto di Green Lake si è ridotto del 95%. L’energia necessaria per i soffianti nei periodi di picco è passata dal 36% allo 0%, riducendo il fabbisogno e il costo unitario dell’energia.

Nel complesso, il digestore aerobico equipaggiato con il sistema OSCAR con controller DINO ha ridotto la quantità di azoto e fosforo di ritorno al processo di trattamento principale di oltre il 90%, e il consumo energetico di oltre il 95%.

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