Dacă se impun modernizările instalațiilor de tratare a apelor uzate impun, de regulă, limita de reducere o permanentă reducere a valorilor de amoniu, nitrați și fosfați, acestea determină decizia de a investi. În ce privește bugetul, luând în considerare protejarea climatului și aspectele financiare, este avantajos să se ia în considerare eficiența energetică la proiectare. Luând în considerare faptul că doar alimentarea cu aer a bazinelor de aerare reprezintă peste 70 din costurile de operare din acest domeniu, devine imediat clar de ce creșterea eficienței este rentabilă aici ,in plus cu perioade scurte de recuperare a investiției. Aceasta este exact modul în care a fost proiectată stația de epurare a apelor uzate Rheda-Wiedenbrück ( 326.000 de locuitori populație echivalentă ). În prezent, se testează un concept complet nou de comandă pentru tehnologia cu suflante AERZEN, sistemul de control AERsmart.
În 2013 au început lucrările de modernizare ale stației de epurare a apelor uzate. La aceasta sunt conectați locuitorii regiunii Rheda-Wiedenbrück precum și cel mai mare abator de porci din Germania. Un obiectiv al proiectului a fost alimentarea mai eficientă cu aer pentru tratarea biologică, nu doar prin înlocuirea vechilor rețele de conducte, ci și prin instalarea lor cu 30 cm mai jos, la baza bazinelor de aerare. „Având în vedere suprafața celor șase bazine, am putea crește volumul de procesare cu câteva sute de metri cubi”, explică directorul stației de epurare, Hendrik Wulfhorst. Cu toate acestea, înălțimea suplimentară de 30 cm câștigată pentru aerare înseamnă o creștere a presiunii în sistem de 30 mbar, care a trebuit să fie luată în calcul la proiectarea dimensionarea suflantelor.
Înainte de modernizarea instalației, secția de tratarea biologică a funcționat cu exces de oxigen în bazine, în special pentru a acoperi în siguranță fluctuațiile privind valorilor de intrare de la abator. În final, în urma cererii de a se reduce costurile de operare și emisiile de CO2 asociate, un obiectiv clar al proiectului a fost ca în viitor să se cupleze aerarea bazinelor mult mai strâns cu sarcina fluctuantă de ape uzate și cu consumul de oxigen respectiv. În cele din urmă, cu scopul de a reduce costurile de operare și emisiile de CO2 asociate, un obiectiv clar al proiectului a fost cel de a corela mult mai strâns încărcările fluctuante cu consumul necesar de oxigen. Aceasta a implicat în prima etapă controlul turației orientat în funcție de cerințe la toate cele patru unități de suflante produse de AERZEN existente.
Valorile prescrise sunt generate de PLC (controler logic programabil) pe baza datelor măsurate în apele uzate – în principal sub forma concentrațiilor de amoniac și nitrați. În plus, există un sistem de comandă inteligent al ventilelor de reglare cu diafragmă. Ele se închid lent când s-a atins saturația de oxigen în apă din bazinul respectiv. Pentru a evita ca această închidere să ducă la creșterea presiunii și, prin urmare, la o creștere a rezistenței în conductă, PLC reduce în paralel presiunea țintă. „În caz contrar am irosi energia prin intermediul ventilelor de reglare cu diafragmă, deoarece în cadrul reglării cu presiune constantă, suflantele ar trebui să compenseze pierderea de presiune cauzată de ventilele de reglare. Cu ajutorul unui control glisant al presiunii, acum reglăm mult mai inteligent și eficient”, explică Markus Haverkamp, inginer de proiect de la societatea de proiectare aquaconsult. Pentru sarcina de bază la tratarea biologică, formând un circuit alternativ de bazine ventilate și neventilate cu trei stadii de purificare, biroul tehnologic din Hanovra însărcinat cu proiectarea și execuția a ales, între altele, o turbosuflantă produsă de AERZEN.
Modelul AT 150-0.8S-G5 realizează un debit volumic de 4.800 metri cubi pe oră cu o putere nominală a motorului de 143 kW la o presiune de aspirație de 1 bar și o presiune finală până la 1,8 bar. Pentru Cord Utermann, inginer de vânzări la AERZEN, turbosuflantele sunt exemplul clasic al utilajelor optimizate energetic pentru sarcina de bază, ce funcționează 24 de ore la parametrii nominali, deoarece ele funcționează la cu eficiență economică maximă. „Ca la aproape orice tehnologie turbo, eficiența energetică se diminuează in domeniul sarcinilor parțiale”, explică Utermann. În consecință, trebuie create concepte care țin seama de tratarea cu eficiență energetică a apelor uzate ce au zilnic o încărcare variabilă de la valori foarte mari la valori reduse. Pentru o eficiență energetică optimă în cadrul unei stații de epurare a apelor uzate, această abordare înseamnă că necesarul de aer care depășește sarcina de bază trebuie acoperit de utilaje volumetrice, de exemplu suflante și compresoare cu lobi. Acestea sunt eficiente în domenii de control superioare între 25% și 100% și au eficacitate bună și la funcționare cu sarcină parțială. Prin urmare, un grup de două suflante AERZEN de tip Delta Hybrid (D 62 S) și una de tip Delta Blower (GM 80 L) sunt parte a stației de epurare a apelor uzate din Rheda-Wiedenbrück.
AERZEN a creat AERsmart pentru că acest cvartet nu doar că acoperă necesarul de oxigen pentru bazinele de aerare în cadrul unui proces sigur, ci generează și volumul de aer necesar cu cea mai mare eficiență energetică în întreg sistemul. În conformitate cu Cord Utermann, „marea arta a tehnologiei de control între zonele de operare este să creeze cât mai fluent tranziții între zone de funcționare apropiate și cu cea mai mare eficiență energetică posibilă pentru fiecare sarcină, adică să se exploateze întotdeauna diferitele utilaje din combinație cu optimizare maximă.” Acestea rezultă prin faptul că „fiecare sarcină este în conformitate cu necesitatea reală”, după cum spune Markus Haverkamp. Aceasta „întotdeauna include vârfuri superioare și inferioare”. Întrucât trei mașini diferite cu domenii de operare și eficiențe diferite sunt folosite în stația de epurare a apelor uzate din Rheda-Wiedenbrück, funcționarea lor trebuie să fie coordonată astfel încât „numărul de comutări să fie cât mai mic posibil. Această necesitate trebuie respectată întrucât pornirile si opririle dese ar intensifica uzura”, subliniază inginerul de proiect de la aquaconsult. „O distribuție eficientă a aerului între bazinele de aerare (controlul glisant al presiunii, modificările produse de exemplu de NH4-N, debitul de apă etc.) și selectarea eficientă a utilajului sunt necesare pentru o eficiența de ansamblu optimă. Aceasta se realizează cu ajutorul noului sistem de comandă AERZEN.”
Necesarul de oxigen în cele trei trepte constituie baza pentru optimizarea sistemului de comandă cu AERsmart. Indicii sunt procesați de controlerul PLC central al instalației iar presiunea țintă rezultantă este transferată de Profibus la controlerul suflantei. AERsmart asigură apoi alegerea cominației optime - între cele patru suflante pentru obținerea de economii energetice. “Turbosuflanta folosită aici are, de exemplu, cea mai mare eficiență la o capacitate de 83”, explică Cord Utermann. Dacă necesarul de aer este sub această valoare, poate fi mai eficient să se oprească suflanta pentru sarcină de bază și să se acopere necesarul relativ redus de aer cu cele două utilaje Delta Hybrid. „Bacteriilor noastre nu le pasă de unde vine oxigenul”, spune Hendrik Wulfhorst, zâmbind. Dar managerul stației de epurare a apelor uzate subliniază modernizarea s-a făcut, astfel încât performanțele turbosuflantei să acopere necesarul zilnic considerat „normal”.
Ca un rezultat preliminar, stația de epurare a apelor uzate din Rheda-Wiedenbrück ar putea economisi aproximativ 30 din energie la tratarea biologică cu ajutorul unor suflante optimizate din punct de vedere energetic și un comandă de proces relativ simplă, care este mai strâns legată de valorile efective predominante. AERsmart asigură încă cinci până la opt procente datorită optimizării suflantelor. Testul final pe teren la stația de epurare a apelor uzate va arăta cât de mare va fi această economie într-o perioadă de utilizare mai îndelungată. Rheda-Wiedenbrück este prima stație de epurare a apelor uzate din Germania care testează AERsmart în condiții reale. „Avem nevoie de verificarea practică, deoarece doar în condiții reale putem recunoaște conexiunile complexe dintr-o instalație de epurare a apelor uzate; acestea nu pot fi reproduse în laborator. De aceea este atât de importantă o cooperare strâns cu clienții noștri, deoarece doar această procedură ne oferă o referință pentru proiectele de dezvoltare orientate spre viitor”, încheie Cord Utermann.
