By Stefanie Gregg
Aeration has been a primary method for treating municipal and industrial wasterge for more than 40 years. É uma forma natural de controlar a demanda biológica de oxigênio (DBO), maximizar a digestão aeróbica de orgânicos e controlar odores. Como uma tecnologia firmemente estabelecida, os sistemas de arejamento continuarão a desempenhar um papel bem no futuro. No entanto, existe uma forma de melhorar a eficiência e reduzir os custos operacionais?
alguns tipos de sistemas de arejamento são inerentemente mais eficientes. Requer menos energia para injectar oxigênio direto (O2) do que para empurrar volumes de ar para uma bacia de arejamento. Mesmo uma planta de tamanho moderado pode tratar um milhão de galões ou mais por dia, e bancos de ventiladores de ar e aeradores de superfície rodando três fases em 460V em uma base contínua pode facilmente consumir quilowatts por hora. Além disso, é claro por que a eletricidade normalmente é responsável por cerca de 30 por cento dos custos operacionais de uma instalação.
consequentemente, múltiplos ventiladores podem reduzir a possibilidade de falhas de bombeamento em todo o sistema. Os selos falham, o desgaste interno e a eficiência da bomba degrada-se ao longo do tempo, e simultaneamente, os orgânicos e outros contaminantes podem se depositar dentro e impedir o fluxo de águas residuais em tubos transportadores. Alguns contaminantes também podem corroer equipamentos internos.
porque os ventiladores desgastam e falham em momentos diferentes, substituí – los todos de uma vez pode ser uma decisão difícil-uma decisão que requer um investimento substancial de capital com apoio da administração sênior ou aprovação do governo. A substituição Total pode tornar-se necessária em instalações mais antigas ou quando a eficiência global do tratamento de águas residuais não consegue acompanhar as exigências crescentes de tratamento devido a novos factores de desenvolvimento ou de procura sazonal. Isto pode envolver a instalação de estações aéreas paralelas para acompanhar a demanda. Na maioria dos casos, um sistema de reforço O2 pode oferecer uma alternativa rentável para a substituição completa ou um valioso suplemento de pré-tratamento para um sistema de arejamento existente.
cinco vezes melhor que o ar
a transferência de oxigénio puro pode resolver vários problemas sem a necessidade de construção complexa. A transferência adicional de oxigénio cobre as necessidades máximas, por exemplo, no caso do aumento do afluxo de águas residuais, da intensificação da CBO/CQO, da concentração de azoto ou das grandes flutuações das cargas de poluição. Em alguns casos, as autoridades responsáveis pelo tratamento pretendem passar a padrões de tratamento mais elevados por razões ambientais locais ou, caso contrário, as novas exigências aos sistemas de tratamento existentes podem exceder a capacidade de concepção original. As comunidades também podem precisar de melhorar a capacidade devido a um novo desenvolvimento na área ou simplesmente querem melhorar a capacidade de pico de tratamento de esgoto durante e após tempestades.
muitos problemas de tratamento de águas residuais municipais remontam a uma oxigenação insuficiente, e um sinal de purificação inadequada ou processos de decomposição anaeróbica são odores ofensivos. Idealmente, as plantas devem responder a odores e outros problemas de tratamento precocemente para evitar exceder os objetivos de tratamento ou gerar queixas comunitárias. Os sistemas de oxigenação são naturalmente muito mais eficientes do que o arejamento direto com o ar sendo 79 por cento nitrogênio e apenas cerca de 21 por cento de oxigênio. Da mesma forma, 100% de oxigênio oferece cerca de cinco vezes a capacidade de oxigenação de um sistema de ar forçado.
oxigénio pode ser injectado em águas residuais de várias formas. Em sistemas Suplementares, O sistema de injecção de oxigénio pode ser instalado como um pré-tratamento antes do arejamento primário ou, mais frequentemente, directamente numa lagoa de tratamento arejada. A oxigenação suplementar é normalmente mais eficaz perto da entrada do efluente, mas vários injetores podem ser posicionados em um tanque de tratamento para tratar de vários lados para alcançar os objetivos do tratamento. Além disso, um sistema suplementar pode reduzir rapidamente as exigências de um sistema primário de arejamento e pode ser executado continuamente ou apenas durante as cargas de pico de tratamento. O sistema de oxigenação pode empurrar um menor volume de gás, enquanto a eficiência do tratamento será muito maior. Um sistema suplementar também pode reduzir a demanda no sistema de arejamento primário, contribuindo assim para reduzir os custos de energia e manutenção.
> Vantagens de Oxigênio Reforço do Sistema
- Rápida solução para muitos o odor e o tratamento de problemas
- investimento de Baixo custo
- Melhor tratamento desempenho
- Otimizado a transferência de oxigênio e a utilização de
- Baixa manutenção
Fig. 1. Diagrama Do Sistema.
um método comum de injeção de oxigênio para sistemas municipais é através de jatos de gás especiais (ver diagrama do sistema Fig. 1). A figura 2 mostra um conjunto proprietário de jatos de gás para o sistema SOLVOX® – V da Linde para a distribuição uniforme de água enriquecida com oxigénio. Jatos são fáceis de instalar em lagoas existentes ou tanques de tratamento. A instalação inclui um tanque de armazenamento de oxigênio, um sistema de controle e uma unidade de vaporizador que converte o O2 líquido em gás de oxigênio de baixa pressão. O sistema é projetado para corresponder às cargas de pico previstas, enquanto o sistema de controle mede oxigênio para atender às demandas de tratamento instantâneo e minimiza o consumo global de oxigênio. O sistema também inclui linhas de alimentação para cada banco de jatos e um ventilador submersível para cada conjunto.
Fig. 2. Um sistema de reforço com jatos de oxigenação que requer investimento mínimo, é fácil de instalar e é ideal para lagoas de tratamento de arejamento.
outro método de Administração de O2, utilizado para o tratamento de efluentes orgânicos pré-rastreados em grandes tanques de tratamento, é através de mangueiras de oxigénio ou tapetes de difusão. Este método é mais frequentemente usado como o sistema de tratamento primário de oxigênio, mas também pode ser usado como um sistema suplementar para controlar mais firmemente a CBO em tanques de tratamento aeróbico. As mangueiras de oxigênio e tapetes de difusão especialmente projetados são úteis para maximizar a atividade aeróbica em tanques de profundidade moderada. Para 15-20 pés de profundidade. tanques, uma injeção de corrente lateral é mais econômica.
tubos de oxigénio ou mats de difusão injectam O2 numa disposição serpentina perto do fundo do tanque. O oxigênio é fornecido a pressões abaixo de 100 psi e empurra através de perfurações, enviando milhares de pequenas bolhas para cima através do líquido (ver Fig. 3). O fluxo ascendente do oxigênio dissolvido alimenta a digestão aeróbica, enquanto também contribui para a circulação do tanque. Uma mangueira de oxigénio ou um tapete de difusão com 120 pés. de capacidade linear pode incluir cerca de 300 perfurações por pé, e pode transferir oxigênio em cerca de 300 a 800 scf / h, dependendo de constituintes de águas residuais, temperaturas de água e outros fatores de distribuição e difusão. Juntamente com um sistema de feedback, monitorar os níveis de oxigênio dissolvido perto da superfície do tanque pode ajudar a maximizar a eficiência de oxigenação e fornecer um indicador útil para suprimir odores. Jatos a gás ou sistemas de oxigenação de mat de difusão podem ser instalados em questão de 1-2 dias.
algumas estações de tratamento municipais incluem a desnitrificação, e a oxigenação pode fornecer uma forma rentável de aumentar a eficiência das lamas ativadas e de outros sistemas de tratamento de desnitrificação. Além dos métodos acima, o oxigênio pode ser injetado diretamente em tubos de pressão como fluxo de efluentes de ou para um tanque de tratamento. Os bicos esféricos especiais também podem impedir o entupimento, e o tipo e a colocação de injeção de oxigênio podem variar dependendo do tipo e configuração do sistema. Para reiterar, um Sistema Suplementar de reforço de oxigénio é relativamente fácil de retrofitar. Também vale a pena notar a desnitrificação, uma vez que outros usos da oxigenação devem ser considerados para o planejamento do local.
Fig. 3. Bolhas de oxigénio de alta pureza através de tubos de tratamento perfurados para aumentar a eficiência de arejamento.
os sistemas de oxigenação requerem um fornecimento consistente de oxigénio de qualidade industrial, mas têm poucas, se alguma, partes móveis. A única energia externa é dedicada ao sistema de controle (e ventiladores para jetted oxigênio), então a oxigenação usa apenas uma fração da energia de um sistema de arejamento equivalente. O oxigênio de alta pureza (tipicamente >99,5%) minimiza o desgaste nos internos do sistema de entrega e ajuda a garantir um desempenho consistente do tratamento.
as instalações municipais de tratamento podem possuir ou alugar os tanques de armazenamento de oxigénio no local, e o oxigénio certificado é fornecido através de um acordo anual ou plurianual com um fornecedor de gás industrial primário. Os acordos de fornecimento podem incluir condutas para grandes sistemas municipais ou sistemas telemétricos de monitorização dos tanques, de modo a que as entregas possam ser programadas automaticamente quando o oxigénio liquefeito descer abaixo de um nível de armazenamento especificado.
em suma, os sistemas de reforço de oxigénio oferecem uma forma rápida de melhorar significativamente o desempenho do tratamento e prolongar a vida útil dos compressores existentes e dos sistemas baseados no ar. Uma avaliação no local e um ensaio de CBO podem determinar os parâmetros de fluxo e tratamento existentes, bem como definir os requisitos para um sistema de reforço de oxigénio. Enquanto os sistemas de oxigenação são por vezes utilizados no tratamento de resgate, a melhor altura para instalar um sistema de reforço é antes dos picos sazonais e muito antes da capacidade existente ser excedida.
sobre o autor: Stefanie Gregg é uma engenheira de vendas de aplicações em Linde com mais de 13 anos de experiência em Engenharia no tratamento de água/águas residuais industriais e municipais. Ela ajuda regularmente profissionais de tratamento de água em todos os Estados Unidos. na avaliação de sistemas para melhoria de processos e desenvolvimento de estratégias para picos de eficiência. Gregg formou-se em Engenharia Química pela Universidade Drexel.
sobre a Linde: a Linde é o maior fornecedor comercial de CO2 na América do Norte com uma extensa rede de distribuição nacional. A empresa também oferece sistemas de dissolução de gás de Oxigênio (O2) e ozônio (O3) para tratamento de água. A equipe de tratamento de água da Linde revê os desafios de tratamento e desenvolve soluções completas de engenharia para o armazenamento, Medição e injeção de gases. Para mais informações, visite Linde na www.lindewatertreatment.com, ou ligue para 800-755-9277.