In seguito alla necessità di sostituire un aeratore a spazzole, il depuratore di Liberty, New York (USA), è stato ristrutturato completamente con l’installazione di un nuovo sistema di aerazione Sanitaire Silver Series e di un mixer Flygt di Xylem, che hanno consentito di ridurre il consumo energetico del 43%.
Il depuratore della cittadina di Liberty, nel sudest dello stato di New York (USA), utilizza un processo di trattamento secondario con due fosse di ossidazione separate, ognuna delle quali ha un volume di quasi 4 milioni di litri ed è in grado di trattare la capacità consentita di circa 8 milioni di litri al giorno. Il processo è quindi seguito da chiarificazione e disinfezione con raggi UV.
In precedenza, ogni fossa di ossidazione era dotata di due aeratori a spazzole, ognuno dei quali azionato da un motore da 37 kW, per una potenza complessiva di 74,6 kW per bacino. Le spazzole provvedevano sia all’aerazione che alla miscelazione, mantenendo tutti i solidi in sospensione ed assicurando quindi il ricircolo nel grande bacino di aerazione.
Sostituzione di un sistema inefficiente dal punto di vista energetico
Questi aeratori a spazzole mantengono efficacemente i solidi in sospensione, ma presentano un consumo energetico elevato per sostenere i livelli di ossigeno dissolto. Un altro svantaggio è rappresentato dalla velocità e dalla profondità fisse, e di conseguenza dall’impossibilità di regolarle in caso di variazione delle condizioni operative.
In occasione del cedimento di un albero e del conseguente malfunzionamento di uno degli aeratori a spazzole, il depuratore di Liberty si è rivolto al proprio studio tecnico, Delaware Engineering, per formulare un piano di riparazione e rinnovo dell’intero bacino.
Dopo aver valutato diverse opzioni, Delaware Engineering ha raccomandato un sistema di aerazione Xylem Sanitaire con un mixer ad alta efficienza Flygt 4410 separato. Infatti, oltre a risultare più efficiente dal punto di vista dei costi, questo tipo di trattamento avrebbe anche assicurato un maggiore controllo ed una maggiore flessibilità.
Separazione dell’aerazione dalla miscelazione
La nuova soluzione, che prevede la separazione del trasferimento dell’ossigeno dalla miscelazione, consente ad ogni dispositivo di operare in modo più efficiente, riducendo significativamente il consumo energetico. L’abbinamento di mixer sommergibili ad alta efficienza con l’aerazione diffusa a bolle fini assicura un trasferimento dell’ossigeno ed un trattamento di qualità superiore con un costo energetico minimo rispetto a quello degli aeratori a spazzole.
Il trasferimento dell’ossigeno dipende dalla profondità dell’acqua e, maggiore è la profondità di immersione dei diffusori a bolle fini, maggiore risulta il contatto tra le bolle e l’acqua, per un’elevata efficienza di trasferimento. Con una profondità di circa 4,3 metri, i bacini del depuratore di Liberty erano ideali per l’installazione di un sistema di aerazione con diffusore a bolle fini.
Inoltre, la separazione tra aerazione e miscelazione consente agli operatori di controllare la concentrazione di ossigeno dissolto in modo più efficiente e quindi di ridurre l’aerazione nei periodi con minore fabbisogno di ossigeno, senza compromettere il ricircolo intorno alla fossa di ossidazione.
La ristrutturazione ha garantito un considerevole risparmio energetico per il depuratore di Liberty, riducendo il consumo di energia per aerazione e miscelazione del 43%, da 74,6 kW a meno di 42,5 kW. Oltre a risparmiare più di 36.000 dollari all’anno, il trattamento risulta decisamente più stabile.
_____
La soluzione nel dettaglio
Grazie all’efficienza superiore di trasferimento dell’ossigeno, i diffusori a disco con membrana Silver Series II sono tra i diffusori a bolle fini più efficienti del settore. Mentre l’efficienza di trasferimento dell’ossigeno in condizioni standard (SOTE) è pari a 6,56% per metro di immersione, nel caso del depuratore di Liberty i diffusori assicurano un valore SOTE del 24% circa. L’efficienza di trasferimento elevata si traduce in un minore volume complessivo d’aria per soddisfare la domanda e, grazie alla caduta di pressione estremamente bassa sulla membrana, è possibile ridurre al minimo anche il consumo di elettricità della soffiante.
Il sistema di aerazione Silver Series è rinomato per l’affidabilità estrema, grazie alle membrane elastomeriche in EPDM speciale ad alta specifica che assicurano una durata uguale o superiore a 10 anni.
Il sistema installato presso il depuratore di Liberty distribuisce l’aria per mezzo di 720 diffusori, 360 su ogni lato del bacino. Due soffianti da 37 kW, dotate di azionamento a frequenza variabile (VFD), forniscono l’aria ai diffusori nei periodi di maggiore portata e carico, mentre una terza soffiante identica è installata di riserva.