Aireación optimizada para una regulación precisa y un consumo de energía reducido
El tratamiento de aguas residuales es responsable de una gran parte del gasto energético total del mundo, y como la energía es un recurso valioso y escaso, es un área de interés para optimizar estos procesos. Hay muchas maneras de hacerlo: desde simplemente reemplazar equipos antiguos con soluciones nuevas y energéticamente más eficientes hasta aprovechar las aguas residuales como un valioso recurso de energía. Los compuestos orgánicos eliminados durante el tratamiento biológico contienen cantidades significativas de energía química que se pueden aprovechar y utilizar para optimizar los procesos. Con el conocimiento y la tecnología disponible actualmente, se pueden configurar plantas energéticamente neutrales, o incluso de producción de energía.
La aireación es una parte importante del tratamiento de aguas residuales y es el proceso que conlleva un mayor consumo energético en la planta de tratamiento. Por lo tanto, optimizar este proceso es un paso importante en el camino hacia una planta productora de energía.
¿Qué es la aireación?
La aireación es el proceso de añadir aire a un líquido o una sustancia. Por lo tanto, la aireación del agua significa añadir oxígeno al agua o aumentar su saturación de oxígeno, y hay varias maneras diferentes de hacerlo.
Los métodos más comunes de aireación del agua son generación de caídas del agua y los métodos de difusión del aire. Los aireadores de caída de agua rompen el agua utilizando boquillas de pulverización para aumentar su contacto y así mejorar su capacidad para absorber el oxígeno. Por otro lado, los aireadores de difusión de aire están bombeando aire en el agua. Esto crea pequeñas burbujas de aire que viajan a través del agua y de esta manera aumenta la superficie del agua expuesta al aire [1].
Biodegradación
El proceso de eliminación de contaminantes como el fósforo, el nitrógeno y otros compuestos orgánicos en las plantas de tratamiento de aguas residuales suele contener los procesos de tratamiento mecánico, biológico y químico.
La mayoría de los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales incluyen la aireación como parte del proceso. El tratamiento biológico utiliza microorganismos naturales para degradar los contaminantes en las aguas residuales y mediante la adición de aire al agua, se proporciona oxígeno para la biodegradación aeróbica de la materia orgánica. La biodegradación es un proceso extremadamente lento cuando el nivel de oxígeno no es suficiente. Por otro lado, un exceso de nivel de oxígeno puede conducir a la emisión de N2O – una forma gaseosa más fuerte y perjudicial para el medio ambiente que el CO2. Por lo tanto, es importante una regulación precisa de la aireación [2].
Eliminación de compuestos inorgánicos
La aireación también se utiliza de forma regular para reducir el nivel de dióxido de carbono, amoníaco y sulfuro de hidrógeno en aguas residuales, y para eliminar, por ejemplo: hierro y manganeso por oxidación. A pesar de que los compuestos de azufre no son necesariamente perjudiciales, el potencial mal olor y sabor puede alentar a la eliminación de estos compuestos en el agua. La saturación del agua con nitrógeno y oxígeno acercándose al equilibrio con la atmósfera elimina casi por completo el CO2, el ácido sulfhídrico y el amoníaco. Y como alternativa al cloro como desinfectante químico, la aireación puede eliminar eficientemente cantidades más pequeñas de compuestos de azufre, y tanto el hierro como el ácido sulfhídrico se pueden oxidar eficazmente para convertir hierro ferroso en hierro férrico y reducir el ácido sulfhídrico a azufre atómico. Estos compuestos pueden filtrarse del agua [1].
La regulación precisa es importante
La aireación es la actividad que consume más energía en una planta de tratamiento de aguas residuales y este proceso normalmente consume hasta el 50% del gasto total de energía en la planta [3].
Debido al alto consumo de energía, la aireación es vista como uno de los pasos más críticos del tratamiento de aguas residuales y un sistema de aireación bien diseñado afecta directamente tanto a la eficiencia como a la economía. El control del proceso de aireación no solo reduce la energía utilizada para el tratamiento de aguas residuales, sino que también puede reducir la emisión de CO2. Sin embargo, como ya se ha mencionado, las acciones de ahorro de energía pueden dar lugar a emisiones de N2O si el proceso no se controla correctamente. Por lo tanto, una regulación precisa es importante, no sólo para la economía, sino también para el medio ambiente.
Soluciones AVK
AVK ofrece soluciones de alta calidad para controlar el proceso de aireación que puede conducir a una gran precisión y un consumo de energía minimizado. Especialmente nuestras válvulas de guillotina con actuadores eléctricos lineales han demostrado ser muy eficientes.
Las válvulas de guillotina proporcionan una regulación más precisa que las válvulas de mariposa utilizadas tradicionalmente en los tanques de aireación, y nuestras válvulas de guillotina con el diafragma V-Port permiten un mejor control, debido a que el diseño de la guillotina en forma de V es capaz de regular el flujo con alta precisión. El uso de nuestras válvulas de guillotina como parte del proceso de aireación también trae otra serie de ventajas. La válvula de guillotina tiene un diseño compacto para que no ocupe demasiado espacio y requiere menos mantenimiento que, por ejemplo, las válvulas de mariposa. Los actuadores lineales utilizan significativamente menor cantidad de energía en comparación con los actuadores eléctricos tradicionales, por lo tanto, también contribuirán significativamente a una reducción del consumo de energía en la planta de aguas residuales.
Consumo de energía para actuadores lineales en comparación con los actuadores convencionales
Válvula DN150 AVK con actuador lineal Linak
- Medio: aire
- Efecto nominal (medido): 72 W (3A x 24V)
- Tiempo de apertura/cierre: 15 seg
- Consumo de energía - Actuador Linak: 72 W x (15 s / 3600 s/h) = 0,3 Wh
- Consumo de energía - actuador convencional: 370 W x (41 s / 3600 s/h) = 4,2 Wh
Un actuador Linak utiliza un 93% menos de energía que un actuador convencional para una válvula DN150 [4]
Válvula DN250 AVK con actuador lineal Linak
- Medio: líquido
- Efecto nominal (medido): 120 W (5A x 24V)
- Tiempo de apertura/cierre: 22 seg
- Consumo de energía - Actuador Linak: 120 W x (22 s / 3600 s/h) = 0,73 Wh
- Consumo de energía - actuador convencional: 750 W x (68 s / 3600 s/h) = 14,2 Wh
Un actuador Linak utiliza un 95% menos de energía que un actuador convencional para una válvula DN250 [4]
Referencias: [1] GE Power & Water, Water and Process Technologies, Capítulo 04 - Aeration, [2] Bedreinnovation.dk, Effektiv urban vandinfrastruktur og [3] City of Aarhus, Project: Medidas energéticas en plantas de purificación de aguas residuales [4] El consumo energético ha sido medido por LINAK Danmark para válvulas y actuadores instalados en la planta Danesa de tratamiento de aguas residuales FFV Spildevand A/S.