Sistema de Tratamento de Água AERZEN

Como economizar dinheiro em custos de energia no tratamento de águas residuais? Quais são as possibilidades para o projeto de uma nova instalação, substituição de modelos e componentes antigos ou modernização? Essas são perguntas importantes para todo operador de uma estação de tratamento de águas residuais. A AERZEN pode responder a todas as suas dúvidas com suas soluções versáteis e diversificadas. 

A AERZEN é uma fornecedora internacional líder de soluções para tratamento e purificação de águas residuais. O tratamento de águas residuais em estações de esgoto é uma das maiores áreas de aplicação da tecnologia de sopradores AERZEN. Compressores, sopradores e turbo sopradores garantem a aeração dos tanques de aeração em todos os tipos de estações de tratamento de esgoto. A aplicação vai desde pequenas estações biológicas de tratamento de esgoto até plantas maiores, responsáveis pelo tratamento de águas residuais de vários municípios. As máquinas da AERZEN enriquecem as águas residuais ao fornecer ar comprimido com oxigênio. O oxigênio necessário é então fornecido às bactérias, permitindo que elas degradem e eliminem partículas residuais no tanque de aeração de forma biológica. Essa etapa do tratamento de águas residuais representa de 60 a 80% dos custos totais de energia da estação de tratamento de esgoto. Com essa grande parcela dos custos de energia, pode-se presumir que muito dinheiro pode ser economizado com o uso da tecnologia mais eficiente disponível. 

Em relação a essa tecnologia energética, outro passo importante para maior eficiência é monitorar e otimizar suas flutuações diárias e anuais. Um exemplo seria o gasto de energia para a aeração de um tanque de tratamento de esgoto ativado em uma região turística popular: em um dia quente de verão, com volume muito maior, em comparação com um dia frio de inverno. Se o desempenho dos sopradores puder ser ajustado e adaptado a essas flutuações, é possível economizar uma quantidade considerável de dinheiro e energia. Para alcançar isso, vale a pena analisar mais detalhadamente cada situação. Qual é o tamanho da estação de tratamento de águas residuais? Existem grandes flutuações e/ou a carga de trabalho é distribuída uniformemente? Todos os sopradores estão operando na saída ideal e correspondem à taxa de controle e à carga de trabalho da estação de tratamento de esgoto? Quanto espaço está disponível para o soprador? Por quanto tempo as instalações ainda durarão e quando será necessária uma grande revisão? Basicamente, toda estação de tratamento de esgoto precisa elaborar planos precisos. 

Sopradores de deslocamento positivo (sopradores de pistão rotativo)

Os sopradores de pistão rotativo (por exemplo, o AERZEN Delta Blower) são os equipamentos robustos entre as soluções de sopradores. Com custos iniciais relativamente baixos, eles podem cobrir amplas faixas de controle e oferecem possibilidade de aplicações flexíveis. Sopradores de pistão rotativo conseguem ajustar variações de pressão e temperatura com facilidade.

O uso de sopradores de deslocamento positivo é, de longe, o mais difundido no tratamento de águas residuais. A notável flexibilidade dentro da faixa de controle pode ser facilmente obtida com um inversor de frequência. Assim, a consistência é mantida mesmo com flutuações de capacidade. Os custos de investimento comparativamente baixos se pagam em muito pouco tempo.

Turbo sopradores ou turbo compressores

A tecnologia turbo costuma ser a solução mais eficiente para um processo com uma faixa de controle restrita, porém consistente, e velocidade estável. Em operação contínua próxima ao ponto de projeto, a energia economizada pelo turbo é substancial em comparação com sopradores de pistão rotativo. Os custos mais altos associados à compra são facilmente compensados pela eficiência dos turbos. O uso de turbos é menos adequado em sistemas com flutuações frequentes e extremas de pressão e vazão.

Outra vantagem do turbo é seu tamanho menor. Ele requer menos espaço de instalação, permitindo um uso mais flexível da área dos sopradores, por exemplo, em retrofit ou no redesenho do sistema. Isso também pode reduzir custos. A AERZEN fornece o turbo e os demais componentes como um pacote: motor, soprador e controle são entregues como uma máquina completa e de instalação simples.

Soprador híbrido (compressor de pistão rotativo ou compressor de lóbulos rotativos)

O soprador híbrido combina as melhores características e vantagens dos sopradores rotativos e dos compressores de parafuso, com a eficiência dos turbo sopradores. A principal diferença estrutural é o uso de um rotor de parafuso de baixa pressão em vez de um rotor de pistão rotativo reto ou helicoidal. Como resultado, altas flutuações de vazão e pressão podem ser controladas de forma flexível e eficiente. Os sopradores híbridos oferecem uma faixa de controle semelhante à dos sopradores de deslocamento positivo e garantem uma variação de pressão relativamente consistente. Um soprador híbrido possui uma faixa de controle de 25 a 100%. A vantagem em relação aos turbo sopradores é a maior eficiência nas áreas de carga parcial da máquina. 

A instalação de uma combinação das tecnologias de máquinas mencionadas acima é bastante vantajosa em grandes estações de tratamento de esgoto ou em plantas de grande capacidade e alta flutuação, por exemplo: o turbocompressor é utilizado para a carga básica e um soprador híbrido é ativado para a carga de pico ou condições de baixo fluxo.

Os diferentes tipos de máquinas podem ser utilizados tanto nos desarenadores quanto no tanque de aeração. Uma combinação de sopradores turbo, compressores de lóbulos rotativos e sopradores de pistão rotativo pode melhorar a eficiência energética e reduzir substancialmente os custos operacionais da estação de tratamento de águas residuais. A AERZEN oferece soluções com seu conceito “Performance³”. 

A primeira é o software inteligente AERZEN Performance³ "AERsmart", que seleciona a combinação de máquinas mais eficiente em termos energéticos para cada ponto de operação necessário, garantindo que todas as máquinas operem em seu ponto ideal com máxima eficiência.

As aplicações na tecnologia de águas residuais são diversas. Para auxiliar na identificação do sistema mais adequado e eficiente, a AERZEN oferece aos seus clientes uma avaliação especial, o “AERaudit”, com a qual os dados de desempenho de um sistema existente são medidos e avaliados. Com base nessa análise, melhorias e possibilidades de economia de energia podem ser determinadas para a instalação de cada cliente. Além disso, a AERZEN reuniu um conjunto abrangente de materiais para o planejamento das instalações de seus clientes. Além de diversas informações sobre produtos e planejamento, engenheiros de plantas, empresas de engenharia e operadores de estações de tratamento de esgoto também encontrarão suporte para calcular dados operacionais, informações importantes sobre o projeto da sala de máquinas e dicas sobre a possibilidade de recuperação de calor durante o tratamento de águas residuais.

Diversos feedbacks e relatórios de usuários na área de purificação de águas residuais ilustram, por exemplo, como soluções eficientes para necessidades muito diferentes são criadas com o uso adequado de diferentes componentes de sopradores.

Assim, a eficiência da Estação de Tratamento de Esgoto Silverstone, no Colorado, EUA, construída em 1974 e responsável pela purificação e tratamento de águas residuais em diversos municípios — incluindo resorts de férias com altas flutuações de demanda — foi claramente melhorada com a substituição dos antigos sopradores centrífugos pela tecnologia de sopradores AERZENER e conversores de frequência adicionais.

O AERZEN Turbo TB 100 utilizado aqui é equipado com um motor de ímã permanente, especialmente desenvolvido para os requisitos de alta frequência e alta rotação de uma aplicação turbo com acionamento direto. Como resultado, o nível de ruído foi drasticamente reduzido e protetores auriculares tornaram-se desnecessários. Além disso, o ar quente do sistema de resfriamento do ventilador pode ser usado no inverno para recuperação de calor, aquecendo assim o sistema.

Mas também numerosas histórias de sucesso da região comprovam a qualidade e a rentabilidade dos produtos AERZEN: na Estação de Tratamento de Esgoto de Emsbüren, no sul da Baixa Saxônia, Alemanha, uma turbomáquina com mancais a ar da AERZEN substituiu, em março de 2016, um turbo com mancais magnéticos de um concorrente. O turbo da série TB50-0.8 S cobre a operação de média e alta carga da planta, projetada para 16.000 habitantes equivalentes. A operação de baixa carga à noite é atendida por um soprador de pistão rotativo. O AERZENER Turbo opera de forma intermitente.

Durante a partida, o turbo com mancais a ar inicialmente opera em carga total e mantém essa operação por 10 minutos. Em seguida, 60% a 70% da vazão volumétrica máxima é reduzida por um período de 60 a 80 minutos. Uma vez que o oxigênio necessário chega ao tanque de aeração, o turbo é inicialmente colocado em marcha lenta e depois completamente desligado. Por meio da operação intermitente com os processos de desligamento apropriados, tornou-se possível adaptar-se a diferentes requisitos de carga e economizar energia. Com base no bom relacionamento do cliente com o turbo com mancais a ar da AERZEN, coube à associação de águas Lingener Land substituir uma máquina com mancais magnéticos por um turbo com mancais a ar da AERZEN na estação de tratamento de águas residuais de Spelle.

Outra história de sucesso da AERZEN na Alemanha é a Estação de Tratamento de Águas Residuais de Holzkirchen perto de Munique. 80% dos custos totais de energia da estação de tratamento de águas residuais são gerados aqui pelo acionamento dos sopradores. Portanto, um projeto sob medida e melhorias de desempenho mostraram-se rapidamente rentáveis. Para as necessidades variáveis de ar no tanque de aeração, era necessário um dimensionamento preciso do ar com regulação precisa. O controle AERsmart da AERZEN apresentou a solução adequada. Com base nos requisitos de ar, ele coordena diferentes tipos de sopradores. Como um piloto automático, o AERsmart assume o controle e a regulação das unidades, com diferentes princípios de operação e implementações alinhados às necessidades. A carga básica é fornecida por um turbocompressor TB75-0.8S. No caso de cargas de pico, um compressor de pistão rotativo da série Delta Hybrid é adicionalmente utilizado, enquanto dois Delta Blowers de tipo mais antigo assumem o fornecimento de ar quando a carga é baixa. Cargas parciais dentro da instalação são amplamente evitadas pelo controle direcionado e pelo uso diferenciado das máquinas individuais. Ao mesmo tempo, a eficiência energética aumenta. Tratamento eficiente de águas residuais simplificado pela AERZEN!

Um relatório de referência detalhado sobre os sistemas de ventilação da AERZEN na estação de tratamento de esgoto de Holzkirchen, perto de Munique, pode ser encontrado neste link.

Para mais informações sobre a seleção da tecnologia de sopradores mais eficaz, consulte nosso white paper.