W stale ewoluującym krajobrazie oczyszczania ścieków, innowacje nieustannie napędzają rozwój. Spośród arsenału dostępnych technologii, integracja systemów UV średniego ciśnienia (MPUV) z procesem wstępnego oczyszczania w sekwencyjnym reaktorze wsadowym (SBR) wyróżnia się jako obiecujące rozwiązanie w walce z wyzwaniami związanymi z dezynfekcją ścieków .
Technologia MPUV była powszechnie stosowana w połączeniu z reaktorami SBR, jednak nadal istnieje zauważalna rozbieżność między charakterystykami operacyjnymi obu technologii. Reaktory SBR działają w cyklicznych sekwencjach faz napełniania, reakcji, sedymentacji i rozładowania, co skutkuje częstymi cyklami włączania i wyłączania. Z kolei systemy MPUV preferują pracę w stosunkowo stabilnych warunkach, w tym w okresach nagrzewania i schładzania, aby osiągnąć optymalną wydajność. Ta rozbieżność spowodowała, że wiele oczyszczalni ścieków nie wykorzystało zalet technologii MPUV, głównie jej niewielkich gabarytów, łatwości instalacji, zmniejszonych wymagań konserwacyjnych i niskiego zapotrzebowania na siłę roboczą.
Główne wyzwania związane z integracją MPUV z SBR polegają na zarządzaniu cyklami włączania/wyłączania SBR oraz potencjalnym nagrzewaniem się MPUV, aby zapewnić równomierne naświetlanie promieniowaniem UV, minimalizując jednocześnie zużycie energii i koszty operacyjne.
Rozwiązania umożliwiające synchronizację MPUV i SBR.
Aby sprostać temu wyzwaniu, dostawcy MPUV opracowali rozwiązania dostosowane do konkretnych wymagań integracji MPUV-SBR.
- Zaawansowane algorytmy sterowania – dostawcy MPUV mogą współpracować z dostawcą SBR i integratorem instalacji w celu opracowania algorytmów sterowania. Algorytmy te są dostosowane do synchronizacji MPUV z SBR. Dzięki temu system UV może modulować moc lampy w „trybie relaksacyjnym” SBR, ograniczając nagrzewanie się MPUV i eliminując potrzebę częstych cykli włączania/wyłączania związanych z pracą SBR.
- Integracja zaworu upustowego – wprowadzenie zaworu upustowego do procesu UV, w połączeniu z przełącznikiem temperatury w systemie UV, oferuje ukierunkowane rozwiązanie do zarządzania generowaniem ciepła. Gdy przełącznik temperatury wykryje próg wskazujący na potencjalną akumulację ciepła, otwiera zawór upustowy. To działanie umożliwia dopływ świeżej wody do komory MPUV, skutecznie odprowadzając nadmiar ciepła i utrzymując optymalne warunki pracy.
- Implementacja pętli Collinga – Metoda pętli chłodzenia jest preferowanym podejściem, powszechnie stosowanym w oczyszczalniach ścieków. Metoda ta polega na instalacji układu zamkniętego, który ułatwia cyrkulację wody. Cyrkulacja wody służy przede wszystkim do odprowadzania ciepła generowanego przez MPUV, gdy reaktor SBR znajduje się w trybie relaksacji. Dzięki wdrożeniu tej konfiguracji zamkniętej eliminuje się potrzebę okresów nagrzewania i schładzania, zapewniając ciągłą i nieprzerwaną pracę systemu MPUV.
Studium przypadku SBR nr 1 – Modernizacja instalacji SBR przy średnim ciśnieniu
W oczyszczalni ścieków o wydajności 5 MGD w Pensylwanii wdrożono system MPUV w ramach modernizacji istniejącego reaktora SBR. Integracja została osiągnięta dzięki udanemu planowaniu i współpracy między klientem, integratorem i firmą Nuvonic.
Od samego początku ścisła komunikacja i koordynacja działań wszystkich interesariuszy zapewniała przejrzystość i spójność celów w całym procesie integracji.
Kluczową cechą zintegrowanego systemu jest zoptymalizowana strategia operacyjna, zaprojektowana w celu maksymalizacji efektywności energetycznej i wydajności przy jednoczesnej minimalizacji przestojów. System MPUV jest skonfigurowany do pracy ciągłej, a lampy UV są wyłączane tylko podczas planowej konserwacji, zazwyczaj raz w roku. W okresach „relaksu” SBR, system MPUV płynnie przechodzi w „tryb energooszczędny”, w którym zużycie energii jest zredukowane do minimum. Eliminując cykle włączania i wyłączania, system zapewnia stałą wydajność dezynfekcji, oszczędzając jednocześnie energię i redukując koszty operacyjne.
W tym zakładzie o mocy 5 MGD w Indianie, w ramach modernizacji, na reaktorze SBR zainstalowano zawór MPUV. Zawór MPUV jest zintegrowany z układem sterowania, zapewniając ich wzajemną współpracę. Wcześniejsze spotkania z klientem i integratorem zapewniły transparentność procesu i umożliwiły płynną integrację obu technologii. System UV jest wyłączany tylko na czas konserwacji, czyli raz w roku. W trybie relaksacji reaktora SBR, zużycie energii przez system UV spada do „trybu energooszczędnego”, zapewniając minimalne zużycie energii, eliminację cykli włączania/wyłączania i gotowość systemu do spełnienia wymagań wydajnościowych po zakończeniu procesu dekantacji.
Studium przypadku SBR nr 2 – Integracja obiegu zamkniętego w oczyszczaniu ścieków SBR
W 2021 roku oczyszczalnia ścieków w Oklahomie uruchomiła instalację SBR, wykorzystującą układ MPUV i zamknięty obieg recyrkulacji w ramach innowacyjnego podejścia. Głównym celem tego systemu było złagodzenie problemów związanych z cyklicznym włączaniem i wyłączaniem układu MPUV, typowo występujących podczas dekantacji SBR.
Ponieważ oczyszczalnia ścieków pracuje z częstotliwością 10 dekantów na dobę, zapewnienie nieprzerwanej dezynfekcji UV w tych cyklach było kluczowe dla osiągnięcia optymalnej skuteczności oczyszczania. Dzięki zastosowaniu zamkniętego układu recyrkulacji, ciepło wytwarzane podczas dekantów SBR jest skutecznie odprowadzane, eliminując tym samym potrzebę wyłączania systemu MPUV lub redukcji mocy.
Chociaż początkowa inwestycja w zaprojektowanie i wdrożenie zamkniętego układu recyrkulacji zwiększyła koszty kapitałowe i operacyjne, całkowity koszt posiadania (TOC) był nadal znacznie niższy w przypadku instalacji systemu MPUV w porównaniu z innymi konfiguracjami systemów UV.
Studium przypadku SBR nr 3 – Innowacyjny algorytm sterowania zapewniający efektywne odprowadzanie ciepła
W Kolorado innowacyjna oczyszczalnia ścieków rozpoczęła prace nad optymalizacją swojej instalacji SBR, aby sprostać wyjątkowym potrzebom swojego działania.
Dzięki częstotliwości dekantacji wynoszącej sześć razy na dobę oczyszczone ścieki spełniają standardy ponownego wykorzystania i są wykorzystywane do nawadniania pól golfowych.
Pomimo braku zamkniętego układu chłodzenia, wdrożenie algorytmu sterowania i planowanie pomiędzy integratorem sterowania zakładem a firmą Nuvonic, zapewnia synchronizację pomiędzy MPUV i SBR.
Zakład zdecydował się również na instalację UltraWipe, chemicznego systemu czyszczącego oferowanego przez firmę Nuvonic. Twardość, mangan i żelazo powszechnie występują w ściekach i mogą wytrącać się z roztworu i przylegać do osłon kwarcowych. Może to prowadzić do zmniejszenia wydajności UVC, niskiej wydajności (dawki), alarmów, nocnych wezwań, braku pozwoleń i konieczności częstego ręcznego czyszczenia osłon kwarcowych.
UltraWipe wykorzystuje kwas cytrynowy jako część automatycznego systemu wycierania, aby zapobiec przywieraniu związków do kwarcowych osłonek, zmniejszając, a nawet eliminując, potrzebę ręcznego czyszczenia.
Nuvonic do integracji SBR i MPUV
Jedną z wyróżniających cech integracji systemu UV średniego ciśnienia z systemem wstępnego oczyszczania SBR jest łatwość instalacji. W większości przypadków zawór MPUV można podłączyć kołnierzowo bezpośrednio do zbiornika SBR, co eliminuje konieczność stosowania dodatkowych zaworów i armatury. Ta zoptymalizowana konfiguracja znacznie skraca czas przestojów związanych z modernizacją oraz koszty robocizny, co czyni ją atrakcyjną opcją dla zakładów, które chcą efektywnie zwiększyć wydajność uzdatniania wody. Kompatybilność systemu UV z istniejącymi konfiguracjami SBR zapewnia bezproblemową integrację, minimalizując potrzebę rozległych modyfikacji lub stosowania specjalistycznego sprzętu.
Integracja średniociśnieniowego UV z sekwencyjnymi reaktorami wsadowymi stanowi znaczący postęp w technologii oczyszczania ścieków dla tych, którzy nie wiedzieli o istnieniu takiego połączenia. Połączenie to oferuje korzyści płynące z reaktorów SBR, a jednocześnie charakteryzuje się niewielkimi gabarytami, minimalną konserwacją i niskim zapotrzebowaniem na zasoby, charakterystycznym dla średniociśnieniowego UV. Integracja wymaga starannego planowania, a Nuvonic i nasza globalna sieć partnerów posiadają doświadczenie we wspieraniu tego procesu.
W miarę jak zakłady oczyszczania ścieków dążą do spełniania coraz bardziej rygorystycznych norm regulacyjnych i celów zrównoważonego rozwoju, integracja MPUV z SBR staje się atrakcyjnym rozwiązaniem pozwalającym na osiągnięcie lepszej jakości wody, ochronę zdrowia publicznego i realizację celów operacyjnych oczyszczalni ścieków.
Jeśli chcesz, aby firma Nuvonic pomogła Ci skoordynować właściwy proces stosowania MPUV i SBR, skontaktuj się z naszym zespołem ekspertów, aby znaleźć opcję odpowiednią do Twoich zastosowań i budżetu.