Jak można zaoszczędzić na kosztach energii przy oczyszczaniu ścieków? Jakie są możliwości zaprojektowania nowego obiektu, wymiany starych modeli i komponentów lub modernizacji? To ważne pytania, które zadaje sobie operator każdej oczyszczalni ścieków. AERZEN, dzięki swoim wszechstronnym i zróżnicowanym rozwiązaniom, może odpowiedzieć na wszystkie Twoje pytania.

AERZEN jest wiodącym międzynarodowym dostawcą rozwiązań do uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Oczyszczanie ścieków w oczyszczalniach jest jednym z najszerszych zakresów wykorzystania technologii dmuchaw AERZEN. Sprężarki, dmuchawy i turbodmuchawy zapewniają napowietrzanie reaktorów biologicznych we wszystkich typach oczyszczalni ścieków. Zakres zastosowania rozciąga się od małych biologicznych oczyszczalni ścieków po duże instalacje, odpowiedzialne za oczyszczanie ścieków w kilku gminach. Maszyny firmy AERZEN wzbogacają ścieki w tlen przez doprowadzanie sprężonego powietrza. W ten sposób zapewnia się bakteriom tlen potrzebny do rozkładu cząstek zanieczyszczeń w reaktorze biologicznym. Proces ten generuje 60–80% całkowitych kosztów energii oczyszczalni ścieków. Przy tak dużych wydatkach na energię łatwo sobie uzmysłowić, że przy zastosowaniu najbardziej efektywnej technologii oszczędności mogą być naprawdę duże.

Ważnym krokiem w kierunku lepszej efektywności energetycznej jest monitorowanie i optymalizacja dziennych i rocznych wahań. Przykładowo zużycie energii na napowietrzanie czynnego reaktora biologicznego w oczyszczalni ścieków w popularnym ośrodku wypoczynkowym w ciepły letni dzień jest znacznie wyższe niż w mroźny dzień zimowy. Jeśli możliwe jest dopasowanie wydajności dmuchawy do tych fluktuacji, można poczynić znaczne oszczędności, jeśli chodzi o koszty energii. W tym celu warto dokładniej rozważyć każdy aspekt. Jak duża jest oczyszczalnia ścieków, czy występują duże wahania i/lub czy obciążenie pracą jest równomiernie rozłożone? Czy wszystkie dmuchawy pracują z optymalną wydajnością i czy zakres wydajności dmuchaw jest dopasowany do zakresu regulacji i obciążenia oczyszczalni ścieków? Jaka jest dostępna przestrzeń dla dmuchawy? Jak długo obiekt ma jeszcze służyć i kiedy będzie wymagał generalnego remontu? Zasadniczo każda oczyszczalnia ścieków potrzebuje indywidualnego rozwiązania.

Dmuchawy wyporowe (dmuchawy rotacyjne tłokowe)

Dmuchawy rotacyjne tłokowe (np. AERZEN Delta Blower) są głównym motorem napędowym jeśli chodzi o rozwiązania w technologii dmuchaw. Przy stosunkowo niskich kosztach zakupu mogą one obsługiwać szeroki zakres regulacji i zapewniają elastyczne możliwości zastosowań. Dmuchawy rotacyjne tłokowe mogą z łatwością dostosować się do wahań ciśnienia i temperatury.

W oczyszczaniu ścieków zdecydowanie najpowszechniej stosowane są dmuchawy wyporowe. Dużą elastyczność zakresu regulacji można łatwo osiągnąć dzięki przetwornicy częstotliwości. Pozwala ona utrzymać sprawność na niemal niezmienionym poziomie, także przy wahaniach wydajności. Stosunkowo niskie koszty inwestycji zwracają się w bardzo krótkim czasie.

Turbodmuchawy lub turbosprężarki

Technologia Turbo jest często najbardziej wydajnym rozwiązaniem w przypadku procesu o ograniczonym, ale stałym zakresie regulacji i prędkości. Podczas ciągłej eksploatacji na poziomie parametrów projektowych przy zastosowaniu turbodmuchawy uzyskuje się znaczną oszczędność energii w porównaniu z dmuchawą rotacyjną tłokową. Wysokie koszty zakupu są szybko równoważone dzięki efektywności urządzeń turbo. Stosowanie maszyn turbo nie jest optymalnym rozwiązaniem w instalacjach, w których często występują silne wahania ciśnienia i przepływu.

Kolejną zaletą urządzeń turbo jest ich mniejszy rozmiar. Wymagają mniejszej przestrzeni montażowej, co pozwala na bardziej elastyczne wykorzystanie przestrzeni maszynowni (np.: przy modernizacji lub przeprojektowaniu systemu). Umożliwia to również obniżenie kosztów. AERZEN dostarcza urządzenie turbo oraz pozostałe elementy w pakiecie: silnik, dmuchawa i moduł sterujący są dostarczane jako kompletna maszyna, co bardzo upraszcza montaż.

Dmuchawa hybrydowa (sprężarka rotacyjna tłokowa lub sprężarka rotacyjna lobowa)

Dmuchawa hybrydowa łączy w sobie najlepsze cechy i zalety dmuchaw rotacyjnych i sprężarek śrubowych z wydajnością dmuchaw turbo. Główną różnicą konstrukcyjną jest zastosowanie niskociśnieniowego wirnika śrubowego zamiast prostego lub płatowego wirnika rotacyjnego tłokowego. Dzięki temu można elastycznie i skutecznie kontrolować duże wahania przepływu i ciśnienia. Dmuchawy hybrydowe oferują podobny zakres regulacji jak dmuchawy wyporowe i gwarantują stosunkowo stały przepływ przy zmianach ciśnienia. Dmuchawę hybrydową można regulować w zakresie od 25 do 100%. Jej przewagą nad dmuchawami turbo jest lepsza sprawność w trybie częściowego obciążenia.

Instalacja kombinacji powyższych technologii maszyn jest bardzo opłacalna w dużych oczyszczalniach ścieków oraz w instalacjach o dużej wydajności i dużej fluktuacji (np.: w trybie obciążenia podstawowego można zastosować turbosprężarkę, natomiast do obciążeń szczytowych lub niskich przepływów można wykorzystać dmuchawę hybrydową).

Różne typy urządzeń mogą być stosowane zarówno w osadnikach piasku, jak i w reaktorach biologicznych. Połączenie turbosprężarek, sprężarek rotacyjnych i rotacyjnych dmuchaw tłokowych może zwiększyć efektywność energetyczną i znacznie obniżyć koszty eksploatacyjne oczyszczalni ścieków. AERZEN oferuje rozwiązania w oparciu o własną koncepcję „Performance³".

Przede wszystkim inteligentne oprogramowanie AERZEN Performance³ „AERsmart” wybiera dla każdego żądanego punktu pracy najbardziej energooszczędną kombinację maszyn, co daje gwarancję, że wszystkie urządzenia będą pracować w swoich najlepszych punktach pracy i z maksymalną wydajnością.

Zastosowania w technologii oczyszczania ścieków są różnorodne. Aby pomóc w zdefiniowaniu najbardziej odpowiedniego i wydajnego systemu, AERZEN oferuje swoim klientom specjalną metodę oceny „AERaudit”, która polega na pomiarze i analizie danych dotyczących wydajności istniejącego systemu. W oparciu o tę analizę można określić możliwości udoskonalenia i oszczędności energii w instalacji klienta. Ponadto firma AERZEN przygotowała dla swoich klientów obszerny zestaw materiałów do planowania instalacji. Oprócz licznych informacji o produktach i planowaniu inżynierowie instalacji, pracownie inżynierskie oraz użytkownicy oczyszczalni ścieków znajdą tu także pomoc w obliczaniu danych eksploatacyjnych, ważne informacje dotyczące projektowania maszynowni oraz wskazówki dotyczące możliwości odzysku ciepła przy oczyszczaniu ścieków.

Liczne opinie użytkowników i raporty dotyczące oczyszczania ścieków pokazują, w jaki sposób można uzyskać efektywne rozwiązania dla różnych potrzeb dzięki odpowiedniemu zastosowaniu różnych technologii dmuchaw.

Przykładem może być oczyszczalnia ścieków Silverstone w Kolorado w USA, wybudowana w 1974 roku na potrzeby oczyszczania ścieków i uzdatniania wody w kilku gminach – w tym w ośrodkach wypoczynkowych o dużych wahaniach zapotrzebowania na te usługi. Efektywność całej instalacji znacznie wzrosła dzięki wymianie starych dmuchaw odśrodkowych na technologię dmuchaw AERZEN z dodatkowymi przetwornicami częstotliwości.

Zastosowany w tym przypadku model Turbo TB 100 firmy AERZEN jest wyposażony w silnik z magnesami stałymi, który opracowano specjalnie do wymagań wysokich częstotliwości i wysokoobrotowych turbozespołów z napędem bezpośrednim. Dzięki temu udało się znacznie zredukować poziom hałasu i zrezygnować ze stosowania ochronników słuchu. Ponadto zimą można odzyskiwać ciepło z układu chłodzenia dmuchawy i wykorzystać je do ogrzania instalacji.

W bliskim otoczeniu także nietrudno o liczne przykłady rozwiązań, które odniosły sukces i świadczą o jakości i opłacalności produktów AERZEN: W marcu 2016 r. w oczyszczalni ścieków Emsbüren w południowej Dolnej Saksonii (Niemcy) turbodmuchawa firmy AERZEN z łożyskiem powietrznym zastąpiła urządzenie konkurencji z łożyskiem magnetycznym. Turbodmuchawa serii TB50-0.8 S sprawdza się przy średnim i wysokim obciążeniu instalacji zaprojektowanej do obsługi 16 000 mieszkańców. Tryb obciążenia pozaszczytowego, nocnego, jest obsługiwany przez rotacyjną dmuchawę tłokową. Dmuchawa AERZENER Turbo pracuje w trybie przerywanym.

Przy uruchomieniu turbodmuchawa z łożyskami powietrznymi pracuje początkowo w trybie pełnego obciążenia przez 10 minut. Następnie na ok. 60-80 minut tryb pracy zostaje zredukowany do 60-70% maksymalnego przepływu objętościowego. Po osiągnięciu wymaganego stężenia tlenu w reaktorze biologicznym, turbodmuchawa przełącza się do pracy na biegu jałowym, a następnie całkowicie się wyłącza. Praca przerywana z odpowiednimi fazami wyłączania zależnymi od zapotrzebowania umożliwiła sprawne reagowanie na zmiany obciążenia i oszczędności energii. W oparciu o pozytywne doświadczenia z zastosowaniem turbodmuchawy AERZEN z łożyskami powietrznymi zarząd wodociągów Lingener Land zdecydował, aby w oczyszczalni ścieków Spelle także zastąpić maszynę z łożyskami magnetycznymi turbodmuchawą AERZEN.

Kolejnym przykładem sukcesu firmy AERZEN w Niemczech jest oczyszczalnia ścieków w Holzkirchen niedaleko Monachium. 80% całkowitych kosztów energii tej oczyszczalni ścieków wykorzystywanych jest do napędu dmuchaw. Dlatego koszty indywidualnego projektu i zwiększenia sprawności zwróciły się tutaj szczególnie szybko. Ze względu na zmienne zapotrzebowanie na powietrze w zbiorniku napowietrzającym konieczne było odpowiednie dopasowanie ilości powietrza z dokładną regulacją. Odpowiednim rozwiązaniem okazał się sterownik AERsmart firmy AERZEN. W zależności od zapotrzebowania na powietrze, koordynuje on różne typy dmuchaw. Podobnie jak autopilot, AERsmart odpowiada za sterowanie i regulację agregatów opartych na różnych zasadach działania i uruchamia je odpowiednio do potrzeb. Tryb obciążenia podstawowego obsługuje sprężarka Turbo TB75-0.8S. Do obciążeń szczytowych dodatkowo stosuje się rotacyjną sprężarkę tłokową serii Delta Hybrid, a przy niższym obciążeniu zasilanie w powietrze jest realizowane przez dwie dmuchawy Delta Blower starszego typu. Precyzyjny sterownik oraz zróżnicowane stosowanie poszczególnych maszyn w dużej mierze pozwalają uniknąć niepełnych obciążeń instalacji. Tym samym wzrasta efektywność energetyczna. Proste i skuteczne oczyszczanie ścieków dzięki AERZEN!

Szczegółowy raport dotyczący systemów napowietrzania AERZEN w oczyszczalni ścieków w Holzkirchen w pobliżu Monachium można znaleźć pod tym linkiem.

Więcej informacji dotyczących doboru najbardziej efektywnej technologii dmuchaw można znaleźć w naszej Białej księdze.