Di Stefanie Gregg
Aerazione è stato un metodo primario per il trattamento delle acque reflue comunali e industriali per più di 40 anni. È un modo naturale per controllare la domanda biologica di ossigeno (BOD), massimizzare la digestione aerobica dei prodotti organici e controllare gli odori. In quanto tecnologia consolidata, i sistemi di aerazione continueranno a svolgere un ruolo anche in futuro. Tuttavia, c’è un modo per migliorare l’efficienza e ridurre i costi operativi?
Alcuni tipi di sistemi di aerazione sono intrinsecamente più efficienti. Richiede meno energia per iniettare ossigeno dritto (O2) che per spingere volumi di aria in un bacino di aerazione. Anche un impianto di dimensioni moderate può trattare un milione di galloni o più al giorno, e banche di soffiatori d’aria e aeratori di superficie che eseguono trifase a 460V su base continua possono facilmente consumare kilowatt all’ora. Inoltre, è chiaro perché l’elettricità rappresenta in genere circa il 30% dei costi operativi di una struttura.
Di conseguenza, più soffianti possono ridurre la possibilità di guasti di pompaggio a livello di sistema. Le guarnizioni si guastano, l’usura interna e l’efficienza della pompa si degrada nel tempo e, contemporaneamente, sostanze organiche e altri contaminanti possono depositarsi all’interno e impedire il flusso di acque reflue nei tubi trasportatori. Alcuni contaminanti possono anche corrodere gli interni delle apparecchiature.
Poiché i soffiatori si consumano e si guastano in momenti diversi, sostituirli tutti in una volta può essere una decisione difficile, che richiede un investimento di capitale sostanziale con il supporto della dirigenza o l’approvazione del governo. La sostituzione totale può rendersi necessaria con gli impianti più vecchi o quando l’efficienza complessiva del trattamento delle acque reflue non può tenere il passo con le crescenti richieste di trattamento a causa di nuovi sviluppi o fattori stagionali della domanda. Ciò può comportare l’installazione di stazioni aeree parallele per tenere il passo con la domanda. Nella maggior parte dei casi, un sistema di richiamo O2 può offrire un’alternativa economica alla sostituzione completa o un prezioso supplemento di pretrattamento a un sistema di aerazione esistente.
Cinque volte meglio dell’aria
Il trasferimento di ossigeno puro può risolvere vari problemi senza la necessità di una costruzione complessa. Un ulteriore trasferimento di ossigeno copre le esigenze di picco, ad esempio in caso di aumento dell’afflusso di acque reflue, aumento del BOD/COD, concentrazione di azoto o forti fluttuazioni dei carichi inquinanti. In alcuni casi, le autorità di trattamento vogliono passare a standard di trattamento più elevati per ragioni ambientali locali, altrimenti le nuove richieste sui sistemi di trattamento esistenti potrebbero superare la capacità di progettazione originale. Le comunità possono anche avere bisogno di migliorare la capacità a causa di nuovi sviluppi nella zona o semplicemente vogliono migliorare la capacità di trattamento delle acque reflue di picco durante e dopo le tempeste.
Molti problemi di trattamento delle acque reflue municipali risalgono a un’ossigenazione insufficiente e un segnale di inadeguata purificazione o processi di decomposizione anaerobica sono gli odori offensivi. Idealmente, le piante dovrebbero rispondere agli odori e ad altri problemi di trattamento precocemente per evitare di superare gli obiettivi di trattamento o generare reclami comunitari. I sistemi di ossigenazione sono naturalmente molto più efficienti dell’aerazione diritta con l’aria che è azoto di 79 per cento e soltanto circa ossigeno di 21 per cento. Allo stesso modo, il 100 per cento di ossigeno offre circa cinque volte la capacità di ossigenazione di un sistema ad aria forzata.
L’ossigeno può essere iniettato nelle acque reflue in diversi modi. Nei sistemi supplementari, il sistema dell’iniezione dell’ossigeno può essere installato come pretrattamento prima dell’aerazione primaria o più spesso direttamente in una laguna aerata del trattamento. L’ossigenazione supplementare è tipicamente più efficace vicino all’entrata effluente, ma gli iniettori multipli possono essere posizionati in uno stagno del trattamento per trattare dai lati multipli per raggiungere gli obiettivi del trattamento. Inoltre, un sistema supplementare può ridurre rapidamente le esigenze di un sistema di aerazione primario e può essere eseguito in modo continuo o solo durante i carichi di trattamento di picco. Il sistema di ossigenazione può spingere un volume di gas più basso, mentre l’efficienza del trattamento sarà molto più alta. Un sistema supplementare può anche ridurre la domanda sul sistema di aerazione primario, contribuendo così a ridurre i costi energetici e di manutenzione.
Vantaggi di Ossigeno Booster System
- soluzione Rapida per molti odori e i problemi del trattamento
- Basso costo investimento
- il trattamento migliore performance
- Ottimizzato per il trasferimento di ossigeno e di utilizzo
- Bassa manutenzione
Fig. 1. Schema di sistema.
Un metodo comune di iniezione di ossigeno per i sistemi municipali è tramite getti di gas speciali (vedi schema di sistema Fig. 1). La figura 2 mostra una serie proprietaria di getti di gas per il sistema SOLVOX® – V di Linde per una distribuzione uniforme dell’acqua arricchita di ossigeno. I getti sono facili da installare in lagune o vasche di trattamento esistenti. L’installazione include un serbatoio di stoccaggio dell’ossigeno, un sistema di controllo e un’unità vaporizzatore che converte l’O2 liquido in gas ossigeno a bassa pressione. Il sistema è progettato per soddisfare i carichi di picco previsti, mentre il sistema di controllo misura l’ossigeno per soddisfare le esigenze di trattamento istantaneo e riduce al minimo il consumo complessivo di ossigeno. Il sistema comprende anche linee di alimentazione per ogni banca di getti e un ventilatore sommergibile per ogni set.
Fig. 2. Un sistema booster con getti di ossigenazione che richiede un investimento minimo, è facile da installare ed è ideale per il trattamento di aerazione delle lagune.
Un altro metodo di erogazione di O2, utilizzato per il trattamento di effluenti organici pre-schermati in grandi vasche di trattamento, è attraverso tubi di ossigeno o stuoie di diffusione. Questo metodo è più spesso utilizzato come sistema di trattamento dell’ossigeno primario, ma può anche essere utilizzato come sistema supplementare per controllare più strettamente il BOD nei serbatoi di trattamento aerobico. I tubi di ossigeno appositamente progettati e le stuoie di diffusione sono utili per massimizzare l’attività aerobica in serbatoi a profondità moderata. Per profondità 15-20 ft. serbatoi, un’iniezione sidestream è più economico.
I tubi di ossigeno o le stuoie di diffusione iniettano O2 in un layout a serpentina vicino al fondo del serbatoio. L’ossigeno viene erogato a pressioni inferiori a 100 psi e spinge attraverso perforazioni, inviando migliaia di piccole bolle attraverso il liquido (vedi Fig. 3). Il flusso ascendente di ossigeno disciolto alimenta la digestione aerobica mentre inoltre contribuisce alla circolazione del carro armato. Un tubo di ossigeno o un tappetino di diffusione con 120 ft. di capacità lineare può includere circa 300 perforazioni per piede e può trasferire ossigeno a circa 300 a 800 scf / h, a seconda dei costituenti delle acque reflue, delle temperature dell’acqua e di altri fattori di erogazione e diffusione. Accoppiato con un sistema di feedback, il monitoraggio dei livelli di ossigeno disciolto vicino alla superficie del serbatoio può aiutare a massimizzare l’efficienza di ossigenazione e fornire un indicatore utile per sopprimere gli odori. Getti di gas o sistemi di ossigenazione della stuoia di diffusione possono essere installati in genere in una questione di 1-2 giorni.
Alcuni impianti di trattamento comunali includono la denitrificazione e l’ossigenazione può fornire un modo economico per aumentare l’efficienza dei fanghi attivi e di altri sistemi di trattamento della denitrificazione. Oltre ai metodi di cui sopra, l’ossigeno può essere iniettato direttamente in tubi di pressione come effluenti fluiscono da o verso un serbatoio di trattamento. Speciali ugelli sferici possono anche prevenire l’intasamento e il tipo e il posizionamento dell’iniezione di ossigeno possono variare a seconda del tipo e della configurazione del sistema. Per ribadire, un sistema di richiamo di ossigeno supplementare è relativamente facile da retrofit. Vale anche la pena notare la denitrificazione, poiché altri usi dell’ossigenazione dovrebbero essere considerati per la pianificazione del sito.
Fig. 3. Bolle di ossigeno ad alta purezza attraverso tubi di trattamento perforati per aumentare l’efficienza di aerazione.
I sistemi di ossigenazione richiedono una fornitura costante di ossigeno di tipo industriale, ma hanno poche, se del caso, parti in movimento. L’unica energia esterna è dedicata al sistema di controllo (e ai soffiatori per l’ossigeno a getto), quindi l’ossigenazione utilizza solo una frazione dell’energia di un sistema di aerazione equivalente. L’ossigeno ad alta purezza (in genere > 99,5%) riduce al minimo l’usura all’interno del sistema di erogazione e aiuta a garantire prestazioni di trattamento coerenti.
Gli impianti di trattamento comunali possono possedere o affittare i serbatoi di stoccaggio dell’ossigeno in loco e l’ossigeno certificato viene fornito attraverso un accordo annuale o pluriennale con un fornitore primario di gas industriale. Gli accordi di fornitura possono includere condotte per grandi sistemi municipali o sistemi di monitoraggio telemetrico dei serbatoi in modo che le consegne possano essere programmate automaticamente quando l’ossigeno liquefatto scende al di sotto di un livello di stoccaggio specificato.
In breve, i sistemi di richiamo dell’ossigeno offrono un modo rapido per migliorare notevolmente le prestazioni del trattamento e prolungare la vita dei compressori esistenti e dei sistemi basati sull’aria. Una valutazione in loco e un test del BOD possono determinare i parametri di flusso e trattamento esistenti, nonché definire i requisiti per un sistema di richiamo dell’ossigeno. Mentre i sistemi di ossigenazione sono talvolta utilizzati nel trattamento di soccorso, il momento migliore per installare un sistema di richiamo è prima dei picchi stagionali e ben prima che la capacità esistente venga superata.
Circa l’autore: Stefanie Gregg è un ingegnere di vendite dell’applicazione a Linde con più di 13 anni di esperienza di ingegneria nell’acqua industriale e municipale/trattamento delle acque reflue. Assiste regolarmente i professionisti del trattamento delle acque negli Stati Uniti nella valutazione dei sistemi per il miglioramento dei processi e nello sviluppo di strategie per le efficienze di picco. Gregg ha conseguito una laurea in Ingegneria chimica presso la Drexel University.
Informazioni su Linde: Linde è il più grande fornitore commerciale di CO2 in Nord America con una vasta rete di distribuzione a livello nazionale. L’azienda offre anche sistemi di dissoluzione del gas ossigeno (O2) e ozono (O3) per il trattamento delle acque. Il team Linde Water Treatment esamina le sfide del trattamento e sviluppa soluzioni ingegneristiche complete per lo stoccaggio, la misurazione e l’iniezione di gas. Per ulteriori informazioni, visitare Linde all ” indirizzo www.lindewatertreatment.com, o chiami 800-755-9277.