Cuando tuve que reemplazarse un aireador de cepillo en la planta de tratamiento de aguas residuales de Liberty, en Nueva York, la planta decidió modernizar sus operaciones. Se instaló un nuevo sistema de aireación de la serie Sanitaire Silver y una mezcladora Flygt de Xylem, lo que ha dado lugar a una reducción del 43% en el consumo de energía.
La planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Liberty, en el sudeste de Nueva York, tiene un proceso de tratamiento secundario que consta de dos zanjas de oxidación independientes. Cada zanja tiene capacidad para un volumen de 3 800 000 litros y es capaz de tratar la capacidad permitida de 7 500 000 litros por día, proceso que es seguido por aclarado y desinfección UV.
Anteriormente, cada zanja de oxidación se encontraba equipada con dos aireadores de cepillo, cada uno accionado por un motor de 50 HP (37 kW), para un total de 100 HP (74,6 kW) por depósito. Los cepillos suministraban tanto aireación como mezclado, manteniendo una suspensión completa de los sólidos al tiempo que permiten que el flujo circule en el depósito de aireación ampliado.
Reemplazo de un sistema de alto consumo de energía
Estos aireadores de cepillo mantienen los sólidos suspendidos, pero requieren un alto consumo de energía para mantener los niveles de oxígeno disuelto. Su desventaja añadida de tener una velocidad y una profundidad fija hacen casi imposible ajustarlos a las condiciones cambiantes.
Si un eje se rompía y provocaba una falla en uno de los aireadores de cepillo, la planta de tratamiento de Liberty trabajaba con sus ingenieros, Delaware Engineering, para desarrollar un plan para la reparación y modernización.
Después de evaluar diferentes opciones para acondicionar los depósitos, Delaware Engineering recomendó el sistema de aireación Sanitaire y la mezcladora independiente de alta eficiencia Flygt 4410 de Xylem. Se identificó a esta alternativa como el tratamiento menos costoso, que también mejoraría el control y la flexibilidad.
Separar la aireación del mezclado
La nueva solución, que implica separar la transferencia de oxígeno del mezclado, permite a cada dispositivo hacer lo que hace en forma más eficiente, reduciendo de esta manera el consumo de energía en forma significativa. Combinar mezcladoras sumergibles de alta eficiencia con aireación mediante difusión de burbujas finas proporciona una transferencia y tratamiento de oxígeno superior por una fracción de los costos de energía de los aireadores de cepillo.
La transferencia de oxígeno es una función de la profundidad del agua, mientras más profunda sea la inmersión de los difusores de burbujas finas, mayor será el contacto entre las burbujas y el aire, produciendo una transferencia más eficiente. Con una profundidad de aproximadamente 4,3 metros, los depósitos de la planta de Liberty demostraron ser ideales para un acondicionamiento de la aireación mediante difusión de burbujas finas.
Mantener la aireación separada del mezclado también permite a los operadores controlar en forma más eficiente la concentración de oxígeno disuelto. Esto permite reducir la aireación durante período de demanda de oxígeno reducida sin sacrificar la circulación en la zanja de oxidación.
La modernización ha producido un ahorro sustancial de energía en la planta de Liberty, reduciendo el consumo de energía de aireación y mezclado en un 43%, de 100 HP (74,6 kW) a menos de 57 HP (42,5 kW). Esto dio lugar a un ahorro de más de USD 36 000 por año y, al mismo tiempo, hace posible un tratamiento más estable.
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La solución en detalle
Debido a su eficiencia superior en la transferencia de oxígeno, los difusores de disco y membrana de la Serie II Silver se encuentran entre los difusores de burbujas finas más eficientes de la industria. Con una Eficiencia de Transferencia de Oxígeno Estándar (SOTE, por sus siglas en inglés) de 6,56% por metro (de inmersión, los difusores producen una SOTE aproximada de 24% para los depósitos de la planta de Liberty. Una transferencia más eficiente significa que se requiere menos aire total para atender la demanda, y con una caída de presión extremadamente baja a través de la membrana, el consumo de energía del soplador también puede reducirse al mínimo.
El sistema de aireación de la serie Silver es conocido por su servicio robusto, con membranas elastoméricas EPDM de alta calidad que hacen posible una vida de servicio larga de 10 o más años.
El sistema de la planta de Liberty distribuye aire a través de 720 difusores, 360 en cada uno de los lados del depósito. Dos sopladores de 50 HP (37 kW), equipados con unidades de frecuencia variable (VFD) suministran aire a los difusores con flujo y carga máximos, y un tercer soplador idéntico se instala en modo de espera.