Soprador de aeração no tratamento de esgoto: manutenção e a conta de eletricidade

Sopradores de aeração no tratamento de esgoto: a maior linha de eletricidade

Um processo biológico vive de oxigênio dissolvido, e em uma estação de aeração o soprador de aeração é o que o fornece. A aeração costuma ser o maior consumidor isolado de eletricidade em uma estação assim, e é comumente citada em cerca de metade do total, embora a parcela se mova com o processo, a profundidade da água e o difusor. Esse valor deve ser lido como um método de partida, e não como uma especificação: o número útil é o medido na sua própria estação, ao longo de um período longo o bastante para mostrar uma tendência.

A mesma máquina é também o ponto único de falha da biologia. Uma parada de aeração é medida em horas antes de o licor misto escurecer e o efluente subir. A manutenção de um soprador, portanto, não é um item de arrumação que pode esperar uma semana conveniente.

O que o soprador tem de fazer, e por que não é apenas um ventilador

Um soprador tem de mover um volume de ar contra uma pressão. A pressão é definida pela profundidade da água acima dos difusores, pelas perdas na tubulação e pela condição dos próprios difusores, e não pelo soprador. É por isso que o ponto de operação de todo o sistema, e não a máquina isolada, é o que decide quanta eletricidade o estágio de aeração usa.

Isso também explica o erro de diagnóstico mais comum em uma estação de aeração. Conforme os difusores incrustam, a pressão necessária para passar o mesmo ar sobe, de modo que o soprador entrega menos ar por mais potência. A eficiência do soprador parece ter caído, enquanto a mudança real está a jusante dele. Trocar a máquina com base nessa evidência gasta dinheiro no lugar errado.

Qual máquina convém a uma função, a uma profundidade e a um arranjo de controle é confirmado com a fábrica para a profundidade do seu tanque e o seu difusor, porque as duas famílias se comportam de modo diferente longe de seu ponto de projeto. Uma máquina de deslocamento positivo mantém a vazão quase independentemente da pressão; uma máquina centrífuga se move ao longo de uma curva e é eficiente apenas dentro de uma faixa, fora da qual perde eficiência rapidamente e pode entrar em surto.

Manutenção do soprador de aeração de esgoto: a rotina que previne falhas

• Filtro de entrada — limpo ou substituído conforme a condição. Um filtro carregado é uma perda de pressão que a máquina paga continuamente, e um rasgado deixa poeira entrar nas folgas.
• Lubrificação — nível e condição do óleo, no intervalo que o fabricante define para aquela máquina e aquela função, e não em um intervalo trazido de outra estação.
• Válvula de alívio e válvula de retenção — verificadas quanto à liberdade de movimento. Uma válvula de alívio que emperrou é como um soprador é destruído quando uma válvula a jusante é fechada.
• Vibração e temperatura do mancal — registradas como tendência. Uma leitura isolada ou passa ou falha; a tendência dá semanas de aviso.
• Coletor de ar, juntas e conexões flexíveis — vazamentos em um coletor pressurizado custam ar continuamente, e são a falha mais barata desta lista de reparar.
• A máquina de reserva — opere-a em um cronograma. Um soprador que ficou parado um ano não é uma reserva; é uma suposição.

Eficiência do soprador de aeração no tratamento de esgoto: para onde vai a eletricidade

• Difusores incrustados. A eficiência do soprador de aeração no tratamento de esgoto é decidida aqui mais frequentemente do que na máquina, e é a falha mais frequentemente debitada ao item errado.
• Aeração excessiva. Um ponto de ajuste de oxigênio dissolvido mantido alto por segurança custa eletricidade diretamente, e pode custar de novo onde o oxigênio levado a uma zona anóxica suprime a desnitrificação.
• Estrangular onde o controle de velocidade é o adequado. Fechar uma válvula para reduzir a vazão deixa a máquina consumindo quase a potência máxima, enquanto um acionamento de velocidade variável reduz a potência junto com a vazão.
• Uma máquina centrífuga mantida fora de sua faixa, onde perde eficiência e corre o risco de entrar em surto.
• Um arranjo de controle que não segue a carga. A carga noturna de uma estação pequena pode ser uma fração da diurna, e uma vazão de ar fixa é a diferença que resta na conta.

Consumo de energia de aeração no tratamento de esgoto: transformá-lo em um número

A lista de medições é curta o bastante para ser percorrida em qualquer estação. Vazão de ar, por medidor de vazão mássica térmico ou por uma travessia de pitot no coletor. Pressão de descarga, na saída do soprador e no coletor. Potência do motor, de um medidor de quilowatts ou de corrente e fator de potência. Oxigênio dissolvido no tanque de aeração. E a carga que a estação está carregando, para que a energia possa ser expressa por unidade de trabalho realizado.

Duas razões saem disso. O consumo de energia de aeração no tratamento de esgoto é melhor lido como energia por quilograma de oxigênio de fato entregue à água, e como energia por quilograma de carga orgânica removida. A primeira diz se o soprador, o coletor e os difusores estão fazendo seu trabalho; a segunda é o valor a comparar entre estações e entre anos.

A referência com que comparar é a sua própria linha de base, e não um benchmark publicado, porque um valor publicado presume um tipo de difusor, uma profundidade de tanque e um perfil de carga que pertencem a outra estação. Uma estação que mede o seu próprio consegue ver uma deriva em menos de um mês e encontrar o difusor que a causou.

Controle de oxigênio dissolvido na aeração de esgoto

O controle de oxigênio dissolvido na aeração de esgoto começa com o ponto de ajuste, que é a alavanca mais barata sobre a conta, e com o sensor que o alimenta, que é o item mais barato da lista de manutenção. Uma malha de controle lendo uma sonda que derivou para cima corta o ar de que a biologia precisa; uma lendo baixo aerifica água que não precisa. Limpar e calibrar a sonda, e verificá-la contra uma segunda leitura, é um trabalho medido em minutos, e move a maior linha de eletricidade da estação.

Um ponto de ajuste da ordem de 1.5 a 2 mg/L na zona aerada é comumente citado para uma estação que se espera que nitrifique, e como toda faixa neste artigo, deve ser lido como um método de partida, e não como uma especificação, porque o valor certo depende do processo, da mistura e da carga. O que importa é que o ponto de ajuste seja uma decisão com um responsável, e não um número deixado onde o engenheiro de partida o colocou.

O arranjo de controle cresce com a estação. Uma unidade pequena liga o soprador por um temporizador ou por um sinal de oxigênio dissolvido. Uma maior ajusta um acionamento de velocidade variável a partir de uma medição de oxigênio dissolvido, e muitas vezes combina isso com um sinal proporcional à vazão, para que o ar siga a carga, em vez de perseguir a sonda. O modo de falha a observar é uma malha deixada em manual, aerificando a uma taxa fixa ao longo de um fim de semana de carga baixa.

Substituição de soprador para estações de tratamento de esgoto: quando o dinheiro se justifica

• As peças de reposição acabaram. Uma máquina sem rotor, vedação ou mancal disponíveis não pode ser mantida, qualquer que seja sua condição hoje.
• A função já não corresponde à estação. Um tanque acrescentado, difusores mais profundos ou uma carga mais pesada movem o ponto de operação, e uma máquina na borda de sua faixa é ineficiente e não confiável ali.
• Uma máquina de velocidade constante estrangulada em uma carga que varia. Onde a vazão segue uma curva diária, uma máquina de velocidade variável costuma se pagar na linha de eletricidade.
• Uma máquina cujo ruído ou vibração se tornou um problema para o local, e não apenas para a máquina.
• Compatibilidade elétrica, onde uma unidade foi fornecida para um sistema de frequência ou tensão diferente do que ela atende.

A decisão deve repousar sobre a energia medida e sobre a situação das peças de reposição, e não sobre a idade da máquina. Um soprador mais antigo e bem mantido, operando em um bom ponto de operação, pode ser mais barato de operar que uma máquina nova mantida fora de sua faixa, e a medição que mostra qual dos dois você tem é a descrita acima.

Peças de reposição, e a parada que não acontece

A lista de peças de um soprador é curta e previsível: elementos filtrantes, óleo e vedações, correias ou um acoplamento, uma válvula de alívio, um jogo de mancais e a conexão flexível na descarga. Em uma estação cuja biologia depende de ar, tê-las não é prática de estoque, mas proteção do processo, e é a diferença entre um reparo que leva uma tarde e uma parada que dura até uma remessa passar pela alfândega.

A mesma lista se aplica aos instrumentos pelos quais o soprador é controlado. Uma sonda de oxigênio dissolvido, seu eletrólito e seu padrão de calibração são consumíveis, e uma estação que não tem nenhum deles opera sua aeração com um sensor que ninguém consegue corrigir. Peças e um soprador de substituição compatíveis com o seu modelo e a sua função são confirmados com a fábrica para a sua unidade, e não encomendados a partir de uma descrição geral.

Erros comuns

• Substituir um soprador porque a pressão de aeração subiu, quando os difusores eram a causa.
• Deixar a sonda de oxigênio dissolvido fora do cronograma de manutenção e depois gerenciar a conta de aeração com um sensor que derivou.
• Operar uma máquina contra uma válvula estrangulada por anos porque o controle nunca foi trocado para controle de velocidade.
• Ignorar o filtro de entrada até a queda de pressão ficar visível, e pagar por isso em eletricidade o tempo todo.
• Tratar o soprador de reserva como uma peça de reposição, e não como uma máquina. Ele tem de ser operado para ser uma.
• Comparar dois anos de eletricidade da estação sem corrigir para carga, clima ou uma mudança nos difusores.

Autoverificação antes de aceitar a conta de aeração

• A vazão de ar, a pressão de descarga e a potência do motor dos sopradores de aeração são registradas, ou apenas o oxigênio dissolvido?
• Quando os difusores foram verificados pela última vez, e a tendência de pressão está separada da condição do soprador?
• A sonda de oxigênio dissolvido é limpa e calibrada em um cronograma, e há uma de reserva na prateleira?
• A taxa de aeração segue a carga ao longo do dia e da semana, ou é constante?
• O coletor de ar e as conexões flexíveis são inspecionados quanto a vazamentos, e há registro disso?
• A máquina de reserva é operada em um cronograma, e suas peças de reposição são mantidas?

Do soprador à estação

A aeração é onde uma estação biológica gasta a maior parte de sua eletricidade e onde sua biologia está mais exposta, o que torna o soprador um assunto de manutenção e de projeto ao mesmo tempo. A página de equipamento MBR integrado apresenta como o sistema de aeração, a membrana e a biologia são empacotados juntos, e a página da estação de tratamento de esgoto em contêiner descreve o arranjo em que um soprador atende uma estação completa. Como a taxa de aeração, o difusor e o arranjo de controle são escolhidos para uma unidade específica é confirmado com a fábrica para a profundidade do seu tanque e a sua carga, e não tomado de um valor geral.