Um estudo recente em uma estação de tratamento de águas residuais demonstrou que o monitoramento e controle da aeração em tempo real reduziu em 90% a quantidade de nutrientes devolvidos ao processo principal de tratamento e em 95% o consumo de energia. Veja como funciona a solução da Xylem.
Os operadores e engenheiros de estações de tratamento de águas residuais enfrentam o aumento dos custos operacionais devido à subida dos preços da energia e dos produtos químicos usados, assim como devido a limites mais estritos de licença de efluentes. Muitas estações estão recorrendo a sensores e automação para reduzir os custos operacionais, limitar as despesas de capital e aumentar o desempenho do tratamento.
Para superar esses desafios, um estudo avançado de controle do processo foi realizado em um digestor aeróbico em Green Lake, no estado de Wisconsin. Ao controlar o processo de maneira mais inteligente, a solução reduziu consideravelmente a quantidade de fósforo e nitrogênio devolvidos ao processo principal de tratamento e reduziu o consumo de energia e o desgaste no ventilador.
Antecedentes do estudo de digestão aeróbica
A estação de tratamento de águas residuais de Green Lake usa um sistema SBR avançado de ICEAS com alimentação contínua (vazão média = 0,2 MGD = 0,75 milhões de litros por dia) e com digestão aeróbica. O digestor inclui difusores de bolhas finos, ventiladores de deslocamento positivo e uma válvula telescópica manual para decantação. Os sólidos do digestor são enviados a um filtro-prensa de esteira para desidratação e, posteriormente, aplicação no terreno.
O digestor tem quatro zonas que operam em série, duas no digestor oriental e duas no digestor ocidental. O lodo ativado de resíduos é automaticamente bombeado do sistema de ICEAS para o digestor oriental, aproximadamente a cada duas horas. Os resíduos sobrenadantes do digestor são devolvidos ao SBR através da válvula telescópica, acionada manualmente quatro vezes por semana. Uma bomba de lodo e usada para remover o lodo do digestor ocidental uma vez por semana.
Sensores YSI da Xylem, sistema OSCAR e controlador DINO
Durante o estudo, foram instalados sensores YSI para medir NH4, NO3, K, DO e ORP nos digestores oriental e ocidental. Além disso, foi instalado um analisador de ortofosfato (PO4) YSI no digestor oriental.
O digestor aeróbico foi atualizado com o sistema de controle otimizador de desempenho do processo OSCAR da Xylem, que automaticamente ajusta o tempo de aeração necessário no digestor conforme as leituras de potássio. O controlador DINO alterna condições aeróbicas, anóxicas e anaeróbicas no digestor para otimizar o tratamento total de nitrogênio e fósforo, ao mesmo tempo em que minimiza o consumo de energia.
Resultado: maior remoção de nutrientes e economia de energia
O sistema OSCAR com o controlador DINO permitiu a remoção biológica do fósforo no digestor, reduzindo a quantidade de PO4 devolvida ao processo de ICEAS através de decantação ou desidratação de sólidos em mais de 90%, em média. Essa redução ajudou a estação a reduzir o consumo de produtos químicos no processo principal de tratamento em mais de 50%, sem deixar de cumprir o limite permitido de fósforo efluente.
O controlador DINO também obteve uma redução de 100% no NO3 devolvido ao processo principal de tratamento, em comparação com a operação anterior, que era continuamente aerada. O consumo de energia do ventilador do digestor da estação de Green Lake apresentou uma redução de 95% em comparação com a operação anterior. A energia do ventilador passou de 36% em pico a 0% em pico, reduzindo as cargas de demanda e o custo unitário da energia.
Em geral, o digestor aeróbico, equipado com o sistema OSCAR e o controlador DINO, reduziu as quantidades de nitrogênio e fósforo devolvidos ao processo principal de tratamento em mais de 90% e o consumo de energia em mais de 95%.