Tratarea apei trece prin transformări profunde și crește în importanță pe plan mondial. Apa este un bun de larg consum care este tot mai rar. În special în țările sărace, ea nu este disponibilă în cantități suficiente. Blocajele devin din ce în ce mai grave, datorită cererii în creștere din partea industriei, agriculturii și a generării de energie. Cu toate că problemele, cum ar fi lipsa apei, sunt de relevanță limitată aici, în Germania, o abordare responsabilă, pentru economisirea resurselor de apă, este o chestiune importantă pentru viitor. Tratarea apei joacă un rol cheie în subiectul disponibilității apei. Circa 80 la sută din apa uzată din întreaga lume este încă netratată, cu toate că, în multe cazuri, tratarea ar fi posibilă din punct de vedere tehnic. De aceea, pe termen lung există un potențial considerabil pentru reducerea semnificativă a nivelului de consum al apei în industrie.
În același timp, în centrul atenție se află și eficiența energetică, în special în țările industrializate. Stațiile de epurare a apelor uzate sunt considerate adevărate devoratoare de energie, datorită proceselor intens energetice din bazinele de aerare. Pe fondul obiectivelor ambițioase de protecție a mediului și al prețurilor crescânde ale energiei, eficiența energetică în tratarea apei va deveni unul dintre subiectele majore de dezbateri pentru viitor.
În special în domeniul tehnologiei energiei pentru bazinele de epurare a apei reziduale, este clar că există deja tehnologii pentru reducerea sustenabilă a consumului energetic și acestea sunt foarte atractive din punct de vedere al operatorilor. Investițiile în tehnologia modernă de ventilație se amortizează foarte rapid și îmbunătățesc eficiența stației fără cheltuieli exagerate, în special în cazul stațiilor mai vechi de epurare a apelor reziduale. Tratarea apei în viitor are potențial vast pentru diminuarea lipsei de apă, promovarea managementului responsabil al materiilor prime și scăderea consumului de energie. Un exemplu cu potențial major pentru viitor este generarea energiei din apele uzate.
Una dintre cele mai importante probleme pentru viitor în domeniul tratării apelor este generarea de energie din apa uzată. Fiecare metru cub de apă uzată conține de patru ori cantitatea de energie folosită pentru purificarea acelei ape; din punct de vedere pur teoretic, o stație de epurare a apelor uzate ar putea produce mai multă energie decât consumă. Principiul din spatele acestei noțiuni este simplu: Materiile solide conținute în apele uzate, cum ar fi excremente, hârtie igienică sau alte particule, pot fi utilizate în general în stațiile de biogaz pentru a genera energie electrică și căldură. Tehnologiile pentru acest proces au fost deja aplicate cu succes, dar mai există mult loc pentru creștere. Din acest motiv, noile tehnologii orientate spre creșterea nivelului de incinerare a nămolului sunt cercetate și testate în prezent sub formă de prototipuri cu rezultate promițătoare.
Trebuie însă depășite multe obstacole, înainte de a folosi întregul potențial al apelor uzate în generarea energiei. Una dintre provocări este mărirea semnificativă a procentului de substanțe solide care pot fi extrase din apa uzată, înainte de procesul de purificare propriu-zis. Acest lucru poate fi obținut prin adăugarea de polimeri care fac ca nămolul să se grupeze.
Eficiența energetică este cel mai important punct de rezolvat, pentru tratarea apei în viitor. Pe de o parte, operatorii stațiilor de epurare a apei uzate se văd puși constant, de către politicieni, în fața reglementărilor de mediu tot mai stricte, Pe de altă parte, operatorii trebuie să introducă măsuri de eficiență, pentru a contracara prețurile în creștere ale energiei electrice. Pentru a înțelege importanța eficienței energetice în bazinele de tratare a apei uzate, ar fi util să aruncăm o privire la bilanțul energetic al unei stații de epurare.
Cele aproximativ 10.200 de stații de epurare a apelor uzate instalate în Germania folosesc un total de aproximativ 4.400 gigawați oră (GWh) de energie electrică pe an. Aceasta corespunde unui consum specific de 35 de kW oră pe echivalent de populație pe an. De aceea, stațiile de epurare a apelor uzate consumă încă circa 0,7% din energia consumată în Germania.
Se dovedește că aerarea este de departe cel mai mare consumator pentru aproape toate stațiile de epurare a apelor uzate, cu procese cu nămol; în timp ce energia consumată de instalații cu stabilizare aerobică a nămolului este între 60% și 80%, ea este încă de circa 50% pentru stațiile cu fermentare a nămolului. Un plus, există alți consumatori de energie care nu sunt la fel de semnificativi ca procesele cu nămol. Principalii consumatori de energie dintr-o privire:
O privire asupra consumului mediu de energie a acestor stații arată că cel mai mare potențial al reducerii consumului de energie este în aerarea bazinelor de aerare și în stațiile de pompare care funcționează continuu, de exemplu, intrarea, mecanismul intermediar de ridicare și recircularea internă. Aerarea bazinelor de aerare joacă cel mai important rol, de aceea acest aspect este examinat în detaliu mai târziu.
Creșterea eficienței energetice a bazinelor de aerare și folosirea nămolului sau a gazului de fermentație pentru a genera energie și căldură nu sunt singurele măsuri pe calea tratării apelor în viitor. Există potențial suplimentar, de exemplu, în integrarea energiilor regenerabile în sistemul energetic al stațiilor de epurare a apelor uzate.
Este posibil, de exemplu, să se instaleze celule solare sau turbine eoliene pe terenurile stațiilor de epurare a apelor uzate, pentru a îmbunătății raportul dintre energia generată și consumul total de energie. În același timp, ar trebui reținut că aceste măsuri sunt supuse acelorași constrângeri ca și cele din alte locuri, iar profitabilitatea investiției depinde de condițiile existente, cum ar fi lumina solară și condițiile de vânt din acel loc. Cu toate că utilizarea colectoarelor solare pentru generarea de căldură este, de asemenea, interesantă pentru stații fără fermentarea nămolului, această abordare va juca probabil un rol secundar în viitor. Pentru stațiile cu stabilizarea aerobică a nămolului, există deja, de obicei, un exces de căldură disponibil in timpul verii, ceea ce face ca măsura să fie de prisos pentru acest tip de stație de epurare a apelor uzate. Alte măsuri pentru asigurarea unei tratări energetic eficiente a apei în viitor, caută să folosească energia hidroelectrică în intrările și ieșirile stațiilor de epurare a apelor uzate . Această abordare oferă, oricum, numai un potențial limitat, datorită faptului că înălțimea de cădere disponibilă este mică și cantitatea de energie generată nu justifică efortul și cheltuiala.
În mod particular, în cazul stațiilor mai mari, cu incinerare a nămolului, este recomandat să se folosească deșeuri din grătarele cu bare, ca sursă suplimentară de combustibil, pentru a crește și mai mult eficiența energetică. Cu toate acestea, potențialul acestei tehnologii este limitat de utilizarea spălătoarelor de deșeuri din grătarele cu bare, ceea ce reduce acumularea deșeurilor.
datorită consumului ridicat de energie. În funcție de stația de epuare a apelor uzate, procesul de aerare consumă între 60% și 80% din necesarul total de energie, din acest motiv este deosebit de important pentru tratarea apei în viitor.
Pentru a înțelege de ce baziele de aerare consumă atât de multă energie, să aruncăm o privire la procesele dintr-un sistem biologic de purificare. Bazinul de aerare curăță apa uzată pre-curățată mecanic de substanțele organice, cum ar fi compușii fosfatului și azotului. Această descompunere este efectuată de microorganisme, cum ar fi bacteriile din nămolul aerat.
Pentru a elimina biologic fosfații din apa uzată în prima etapă, în prima parte a bazinului, oxigenul este menținut la un nivel scăzut. O cantitate mare de oxigen este introdusă apoi în apă uzată prin intermediul aerului comprimat. Bacteriile se multiplică rapid datorită oxigenului, provocând legarea fosfaților cu nămolul biologic când este combinat cu un precipitant dizolvat. Nămolul se descompune apoi în bazinul secundar de epurare și poate fi adus înapoi în bazinele de aer sau transportat în sistemul de tratare a nămolului. Acest proces folosește o mare cantitate de energie, datorită introducerii unor mari cantități de aer comprimat.
Provocarea tehnologiei de aerare constă, în principal, în furnizarea unei alimentări cu aer în funcție de cerere, capabilă să rezolve fluctuații mari în profilurile de sarcină și diverse grade de contaminare. Vechile stații de epurare a apelor uzate sunt echipate adesea cu tehnologii de suflantă care furnizează întotdeauna aceeași cantitate de oxigen, indiferent de situația de alimentare, chiar dacă acesta nu este întotdeauna necesar. De aceea, provocarea este implementarea de aerare în funcție de cerere pe de o parte, iar pe de altă parte, alimentarea domeniilor de sarcină parțială ale profilurilor de sarcină, cât mai eficient posibil.
Pentru a furniza eficient energia la bazinele de aerare, AERZEN se bazează pe un portofoliu de produse care constau din una sau mai multe tehnologii de suflantă, implementate conform cerințelor individuale ale fiecărei stații de epurare a apelor uzate. Această abordare face posibilă obținerea eficienței maxime și exploatarea completă a potențialului de economisire.
Portofoliul constă din turbosuflante, suflantele cu pistoane rotative și compresoarele cu lobi rotativi. Avantajul este evident: Fiecare dintre aceste tehnologii are avantaje și puncte forte individuale, care pot fi adaptate la cerințele individuale. În vreme ce turbosuflantele, de exemplu, au o eficiență energetică impresionantă prin proiectare, utilajele cu pistoane rotative excelează în termenii de capacitate de reglare și eficiență aproape invariabilă în domeniul de sarcini parțiale. Ca hibrid, compresorul cu lobi rotativi combină avantajele tehnologiei de suflantă și a tehnologiei de compresor într-un singur sistem. În funcție de aplicație, este recomandat să se aleagă ori o combinație de tehnologii diferite, ori cea mai eficientă tehnologie pentru cazul concret. În același timp, este posibil să se instaleze nu numai tehnologii diferite, dar și mărimi diferite. Un potențial suplimentar pentru economii poate fi realizat dacă această abordare este combinată cu un sistem inteligent de control global.
Experiența a arătat că pot fi obținute economii substanțiale de energie prin aerarea optimizată. De exemplu, prin instalarea unei turbosuflante Aerzen și a uneia hibride Delta, stația de epurare a apelor uzate Rheda-Wiedenbrück a reușit să economisească 40.000 euro pe an din cheltuielile cu energia.
PAGINI PE TEMA TRATĂRII APELOR UZATE:Tratarea apelor și epurarea apelor uzate | Sarcinile pentru operatorii stației de tratare a apelor uzate | Studii de caz | Performance³ | Wastewater treatment guide | Calculator de performanță
