Produza bolo de sólidos consistentes

Em apenas dois anos de operação, a cidade de Middletown, estação de recuperação de água de Ohio, instalou uma centrífuga decantadora que reduziu o tempo de produção em dois dias por semana, aumentou a eficiência e economizou milhares de galões de produtos químicos por ano, transformando-os em economias significativas de custos. 

Kevin Glidewell, operador da Middletown WWTP, realiza manutenção no equipamento da centrífuga.

Histórico

A divisão de tratamento de águas residuais da cidade de Middletown, Ohio, opera e mantém a estação de tratamento de 26 milhões de galões por dia (mgd) da cidade. A divisão protege a saúde da comunidade e do meio ambiente, recuperando em média 14,5 milhões de galões de águas residuais todos os dias de todas as fontes residenciais, comerciais e industriais. A partir desse processo, são fornecidos dois produtos reciclados: água limpa descarregada no Great Miami River e aproximadamente 1.500 toneladas secas por ano de biossólidos processados, que são aplicados à terra cultivável por seu valor de nutrientes e condicionamento do solo.

O fluxo de projeto para a instalação de recuperação de água é de 26 mgd e atende a uma comunidade de 48.000 a 50.000 pessoas. O sistema combinado significa que os fluxos poderiam atingir o pico de 48 a 50 mgd.

O desafio e a solução

A unidade de recuperação de água anteriormente usava uma prensa de correia e uma centrífuga que não estavam funcionando bem. Em 2018, o utilitário removeu a prensa de correia porque era difícil para os técnicos operarem e estava produzindo apenas de 15 a 18% de sólidos. A centrífuga estava produzindo 30% de sólidos. 

“Queríamos mais consistência em nossos bolo de sólidos, resultando em um menor custo de transporte”, disse Gerry Burris, gerente da WRF. “Queríamos algo que fosse comparável com a máquina que já tínhamos, mas a máquina tinha vários problemas mecânicos e não estávamos obtendo um bom serviço do fabricante. ” 

 

Em 2018, a fábrica instalou uma centrífuga Xelletor da Flottweg e conseguiu reduzir o tempo de produção de cinco dias por semana para três dias por semana (de 8 a 10 horas por dia). A centrífuga mais antiga foi mantida como reserva e eliminou a prensa de correia. 

“Com o cronograma reduzido, ainda poderíamos mover o produto sem os custos operacionais e os custos de produtos químicos de operação cinco dias por semana”, explicou Burris. “Agora operamos com melhor consumo e eficiência do que operar cinco dias por semana, como no passado. ” 

Burris disse que a cidade economizou dinheiro instalando a máquina eles mesmos, o que foi fácil. 

“Tivemos alguns problemas de inicialização, pois os operadores estavam tentando copiar a outra máquina”, disse ele. “Eles estavam acostumados com os controles da outra máquina, mas a Flottweg fez um grande trabalho de integrar as telas e de torná-las semelhantes às máquinas anteriores. Isso facilitou a transição.” 

Além disso, a nova máquina ofereceu à instalação a oportunidade de fazer um ajuste em seu uso de produtos químicos. 

“Era como a noite e o dia”, disse Burris. “A Flottweg nos economizou uma tonelada de produtos químicos. Não usamos praticamente o mesmo número de polímeros ou cloreto de ferro.”

 

Em 2016 e 2017, a instalação usou 71.000 galões de cloreto de ferro por ano, com 112.000 galões utilizados em 2018, devido ao uso da prensa de correia e da máquina mais antiga. Em 2019, ela usou apenas 49.000 galões de cloreto de ferro - uma queda significativa no uso de produtos químicos. A partir de novembro de 2020, apenas 39.000 galões foram usados. O cloreto de ferro é um condicionador suplementar. 

“Utilizamos um processo de digestão aeróbica termófila automática ou ATAD usando mistura e alta temperatura de até 140 graus para eliminar patógenos no fluxo de resíduos”, disse Burris. “O resíduo é então enviado através de um trocador de calor para resfriá-lo até cerca de 100 graus e enviá-lo para a centrífuga. Com o polímero, ele também não desidrata — devido às altas temperaturas — portanto, o cloreto de ferro é adicionado nesse ponto do processo. Isso fornece a melhoria da desidratação que precisamos.” 

A instalação cortou o uso de cloreto de ferro pela metade e o polímero também foi cortado significativamente. 

Em 2017, a instalação usou 102.000 galões de polímero. Em 2018, ela usou 59.000 galões e apenas 40.000 galões foram usados durante 11 meses em 2020. 

Como funcionam as centrífugas decantadoras

A desidratação de lodo de esgoto oferece enormes economias potenciais para os operadores de estações de tratamento de esgoto. Os custos de transporte e descarte do lodo de esgoto desidratado frequentemente compõem 80% dos custos operacionais. Dependendo da capacidade da instalação, 1% a mais de substância seca no lodo de esgoto desidratado pode representar uma economia de custos na faixa de cinco a seis dígitos. 

Em um design de centrífuga tradicional, a mistura líquida a ser separada é alimentada através de um tubo estacionário na máquina. A mistura entra na parte cilíndrica da bacia através dos furos no corpo do rolo e é então acelerada. Devido à força centrífuga, um anel líquido é formado dentro da máquina. A espessura do anel é chamada de profundidade do pool de líquidos. Os sólidos, ou a fase pesada, formam uma camada concêntrica na parede da bacia. Os sólidos são descarregados da máquina pelo rolo através da parte cônica. Os líquidos separados são descarregados através de uma barreira na extremidade oposta. 

 

O ângulo do cone, a barreira e o corpo do rolo limitam a profundidade do “pool de líquidos". Um pool de líquidos raso é ideal para misturas de desidratação contendo sólidos granulares, enquanto que um cone mais íngreme é melhor para materiais com flutuabilidade neutra e que precisam de mais tempo de permanência para se separarem. A maioria das aplicações de efluentes são adequadas para pools de líquidos profundos.

Os furos no corpo do rolo, onde a mistura líquida é descarregada na centrífuga, têm revestimentos duros para aumentar a resistência ao desgaste. A geometria dos furos é adaptada para assegurar uma entrada suave para o líquido, mas a força de cisalhamento ainda é exercida sobre a mistura, o que diminui a eficácia do polímero e, portanto, também a eficiência de separação. 

No caso de centrífugas decantadoras convencionais, o corpo do rolo limita a profundidade do pool de líquidos. A construção de equipamentos como o Xelletor elimina esses limites. Pela primeira vez, um pool de líquidos super profundo é possível, o que tem um impacto positivo na compressão, na zona de clarificação e, por fim, na eficiência da separação. 

 

A Flottweg desenvolveu um conceito de centrífuga especificamente para a desidratação de alto grau de lodo de esgoto. Inspirada na construção leve de carros esportivos e motocicletas de alto desempenho, a empresa alemã de engenharia desenvolveu a ideia de um design de centrífuga e o nomeou Xelletor. O coração do novo design - o rotor e a espiral decantadora — foram reprojetados a partir do solo. O resultado é um rolo sem corpo do rolo.

No sistema Xelletor, o líquido é descarregado diretamente no pool de líquidos da bacia da centrífuga. O líquido é acelerado com muito menos cisalhamento, o que resulta em um consumo reduzido de floculantes. 

O ajuste totalmente automático da velocidade da bacia e das velocidades diferenciais produz níveis ideais de matéria seca nos sólidos desidratados a qualquer momento, mesmo no caso de condições variadas na alimentação. 

A centrífuga decantadora Flottweg para desidratação de lodo de esgoto

Resultados

A cidade de Middletown usa uma centrífuga Xelletor desde 2018 e teve economia de custos, além de um bolo de sólidos favorável de 28 a 30%.

“Tivemos alguns obstáculos, mas a equipe Flottweg tem sido muito responsiva”, disse Burris, fazendo referência a um caso em que a uma peça especial foi necessária. “Nós chamamos a Flottweg de manhã e o técnico chegou dentro de uma hora. Eles instalaram a nova peça e a máquina já entrou em funcionamento antes do final do dia. Ficamos muito impressionados com isso.” 

Embora a outra máquina tenha fornecido um bolo de sólidos ligeiramente melhor, ela exigia significativamente mais produtos químicos para alcançar uma melhoria de aproximadamente 1,5% de sólidos.  

“Tivemos que nos perguntar se realmente precisávamos dos 32% de sólidos”, disse Burris. “Agora estamos calculando a média entre 28 e 30% de sólidos de forma consistente com a Flottweg. Não poderíamos justificar as despesas extras com produtos químicos para aqueles 1,5%. Foi uma boa decisão mudar para a Flottweg. Eles são muito responsivos às nossas necessidades. Temos um técnico à disposição sempre que precisamos, e eles ficam aqui até estar tudo resolvido. Este é um grande argumento de venda para nós.”

Com relação à manutenção, a Xelletor não requer muito. 

“Após cada processamento, os operadores dão dois esguichos de graxa na extremidade do rolamento. É isso ", disse ele. “Estamos muito satisfeitos. Temos bons sólidos usando menos produtos químicos e processando durante menos dias. O que mais poderíamos querer?” 

Sobre o Autor

Robert Rhea

Robert Rhea é gerente de vendas da Flottweg Separation Technology Inc.

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