Aeração de efluentes com alta eficiência

Aeração de águas residuais

Soluções de alta eficiência energética - consumo baixo, manutenção mínima e vida útil longa
Tratamento de água com ejetores Koerting - Soluções de alta eficiência energética - consumo baixo, manutenção mínima e vida útil longa

Ideal para plantas com efluentes altamente poluídos

Em sua construção o ejetor para processo de aeração corresponde à de um ejetor a jato. Pelo fato de os efluentes organicamente poluídos requererem uma grande quantidade de oxigênio, bem como pelo constante aumento na altura das modernas plantas biológicas de tratamento de efluentes, é energeticamente mais eficiente comprimir mecanicamente o ar até a pressão especificada e disponibiliza-la na conexão de sucção do ejetor. Considerando estes fatos e a pressão interna gerada no ejetor, reduz-se a pressão motriz necessária. Assim sendo, conseguimos razões de mistura (fluxo de sucção: fluxo motriz) mais favoráveis. Os bicos dos ejetores Koerting estão equipados com uma espiral que evita o entupimento. O jato motriz dispersa o ar já em baixa pressão com uma imensa quantidade de minúsculas bolhas que são misturadas vigorosamente ao fluxo motriz na zona de mistura. Esta mistura ar/água é injetada no tanque de aeração com elevada turbulência. Deste modo o ejetor garante o suprimento de oxigênio ideal e total homogeneização no conteúdo do tanque. Mesmo com alta concentração de biomassa nos efluentes, ainda é possível atingir velocidades de fluxo capazes de evitar depósitos no fundo do tanque.

Vantagens dos ejetores Koerting

  • Não necessitam de manutenção - isentos de partes móveis
  • Alta eficiência de oxigênio - Pequenas bolhas criam uma grande superfície de contato entre água e ar e a alta
    turbulência renova as superfícies de contato.
  • Sem sedimentação - O fluxo intenso do jato direcionado ao fundo do tanque impede depósito de biomassa.
  • Controle simples no fornecimento de oxigênio
  • Construção isenta de entupimentos - O diâmetro do bico é o ponto mais estreito da área transversal de escoamento.
  • Livre de problemas de vedação - Quando a planta está inativa, água pode entrar na tubulação de ar sem efeitos negativos e, quando a operação reinicia-se, o efeito de sucção do ejetor expele qualquer líquido na tubulação.
  • Design de acordo com os requerimentos do projeto - Tamanhos e medidas variados podem ser projetados e adaptados à necessidade do cliente.

Manifold de ejetores com saída múltipla submersos em tanque

Manifold de ejetores com saída múltipla submersos em tanque

Instalação externa atravessando a parede do tanque

Instalação externa atravessando a parede do tanque
Ejetores com saídas múltiplas em tanques de aeração

Ao equipar um tanque de aeração com ejetores Koerting, não haverá mais a necessidade de manutenção dentro do tanque, pois os ejetores não possuem partes móveis. O esforço mecânico nos ejetores corresponde ao de uma tubulação com um fluxo interno em alta velocidade. Sopradores/compressores e bombas podem ser instalados fora do tanque para facilitar manutenção.

Ilhas de sete ejetores em tanque de aeração de 2000 m³ de uma lavanderia industrial

Instalação dentro de tanques de aeração

Uma vez que a geometria do tanque, a profundidade da água e os requisitos de oxigênio estiverem determinados, então, o número, forma de execução e o arranjo das ilhas de ejetores podem ser adaptados ao projeto em questão. A montagem é simples e pode ser feita com dois flanges na tubulação: para o fluxo motriz e para o ar comprimido. A instalação das unidades compactas no fundo do tanque garante aeração ampla e mistura homogênea do efluente..

Design

Os ejetores individuais relativamente curtos e removíveis são conectados a um manifold (ilha) e são dotados de fluxo motriz, inserido pela parte inferior, e ar comprimido, pela parte superior. O fluxo do jato é inclinado na direção do fundo e o ângulo de saída é adaptado individualmente às condições de instalação. Como material, utilizamos o polipropileno que tem excelente resistência a ataques químicos. Para condições severas de aplicação, os bicos motrizes bem como as zonas de mistura podem ser feitos de aço cromo-níquel. Quando há altas concentrações de carbonato de cálcio no tanque de aeração, a escolha dos materiais tem sempre que ser adaptada às condições de operação.

Eficiência do oxigênio

Como a transferência de oxigênio depende não somente do tamanho da bolha (superfície de contato entre o gás e a água), mas da renovação das superfícies de contato das bolhas de gás. Os ejetores – com a permanente circulação dos efluentes – podem alcançar uma eficiência muito maior de oxigênio do que os outros aeradores. Com suas direções de fluxo voltadas ao fundo do tanque, os ejetores Koerting utilizam completamente a profundidade respectiva de cada tanque como profundidade de entrada. Longos testes de suprimento de oxigênio em água pura (ATV M-209) de acordo com o método de adsorção, formam a base de dados para o design dos ejetores Koerting. Todas as medições foram executadas em plantas em escala real e confirmadas em numerosos testes de inspeção..

Faixa de controle e eficácia de oxigênio

O controle da inserção de oxigênio é obtido unicamente alterando-se o volume de inserção de ar. Um suprimento reduzido de ar reduz a pressão de entrada no ejetor, reduzindo consequentemente a potência de descarga do soprador/compressor. Ao mesmo tempo a eficiência do oxigênio é aumentada. O resultado é um alto e quase constante escoamento de oxigênio sobre toda a faixa de controle do sistema de transferência do oxigênio com seu valor áximo em operação em carga parcial próximo ao ponto de projeto. Os ejetores são projetados dependendo das propriedades reológicas do lodo ativado (temperatura e conteúdo de sólidos secos) para que se obtenha uma relação adequada de ar/água. Desta forma, um aumento de desempenho do sistema de transferência de oxigênio é obtido simplesmente aumentando o fornecimento de ar e consequentemente a eficiência de transferência de oxigênio é garantida a todo o momento.

Instalação externa atravessando a parede do tanque

Tanque de aeração de 1200 m³ para efluente em indústria de papel

Instalação externa atravessando a parede do tanque

O ejetor mostrado aqui é feito de aço inoxidável e é montado “através da parede”. As suas conexões para o fluxo motriz e para o ar comprimido são localizadas do lado de fora do tanque de aeração.

Estas unidades comparativamente grandes são equipadas de uma segunda zona de mistura à jusante na qual o líquido adicional é sugado para dentro, intensificando a ação de mistura no tanque.

Se necessário, o ejetor pode ser equipado com um dispositivo de bloqueio após o bico motriz, de forma que este possa ser verificado a qualquer momento sem a necessidade de esvaziamento do tanque.

Esta opção de equipamento permite uma aplicação permanente do sistema de transferência de oxigênio, mesmo com concentrações extremas de carbonato de cálcio no efluente. Muito embora os ejetores relativamente grandes sejam inferiores no que se refere a eficiência de oxigênio, comparando-se às nossas ilhas de ejetores com bolhas de ar mais finas, a sua disponibilidade de 100% é frequentemente um critério decisivo para os nossos clientes. Com esta solução temos obtido sucesso em muitas plantas na indústria de papel – às vezes substituindo tecnologias inadequadas de aeração..

Eficiência de oxigênio

Nas profundidades usuais de 5 a 8 m é possível atingir uma eficiência de oxigênio OC20 em água limpa de 11g O2/Nm3 • m. Em operação de carga parcial – com quantidade de ar reduzida – a eficiência do oxigênio pode ser aumentada acima
deste valor, até 14 g O2/Nm3 • m. Dependendo da profundidade de entrada e do requerimento de oxigênio,  aproximadamente, 400 a 500 Nm³/h de ar comprimido podem ser inseridos no tanque por um único ejetor.

Ejetores em plantas SBR

Ejetores são especialmente adaptados à aeração e mistura nas plantas chamadas „SBR“ (Sequenced Batch Reactor). Nestas plantas de aeração (com operação em batelada) nas quais os processos biológicos de nitrificação e desnitrificação ocorrem consecutivamente no mesmo tanque, exigem uma mistura completa de seu conteúdo, com ou sem suprimento de ar. Por meio da instalação e distribuição especial dos ejetores, patenteados para este processo no reator SBR, eles podem ser utilizados para a aeração simultânea de efluentes e mistura durante a aeração, assim como para uma recirculação – sem suprimento de ar, durante a fase de mistura.

Ejetores em plantas SBR
Ejetores em plantas SBR

A recirculação dos efluentes através dos ejetores ocorre automaticamente no final da fase de aeração. Ambas as fases podem ser alternadas tão frequentemente quanto se desejar, de forma que seja sustentada a independência do processo de tratamento dos efluentes com relação às condições de alimentação realizadas no processo SBR.

Os ejetores, responsáveis pela mistura completa do conteúdo do tanque durante a fase de mistura, são operados com as mesmas bombas de circulação utilizadas durante a fase de aeração. Quando os ejetores transportam líquidos, a força de entrada das bombas de circulação é utilizada eficazmente – mesmo durante a fase de mistura.

Design de acordo com os requisitos

As numerosas possibilidades de layout e de disposição dos ejetores e seus diferentes métodos de operação com entrada de ar atmosférico ou ar comprimido fornecem condições ideais para aplicação em plantas de tratamento de água grandes e pequenas.

Ejetores compressores de ar a jato de água para inserção de ar atmosférico

3 ejetores compressores de ar a jato de água do armazenador de filtrado de 4 000 m³ da fábrica de papel “Blue Paper SAS”, em Estrasburgo. Cada ejetor compressor de ar a jato de água é operado por uma bomba de circulação.

Através da adaptação individual dos canais de fluxo (bico motriz, zona de mistura e difusor), cada ejetor compressor de ar a jato de água com tomada de ar atmosférico é feito sob medida para suas condições de aplicação (altura do nível, introdução de oxigênio). Portanto, a introdução máxima de oxigênio, com menor consumo energético, é sempre assegurada.

A instalação pode ocorrer dentro do tanque de aeração bem como através da parede do tanque. O lado motriz do ejetor compressor de ar movido a jato de água é conectado a uma bomba de circulação adaptada à operação por meio de uma tubulação curta. A tomada de sucção é levada acima da altura do líquido por meio de um tubo ou mangueira flexível..

Aerador compacto

O chamado “aerador compacto” é uma combinação de um ejetor compressor de ar a jato de água e de uma bomba submersível para efluentes, acionada por motor elétrico, montados sobre uma base de sustentação. O esforço exigido para a instalação desta unidade compacta é extremamente baixo.

Os aeradores compactos são utilizados predominantemente para:

  • Modernização de equipamento a bom custo/benefício em tanques de aeração
  • Instalação em tanques de mistura e equalização
  • Durante a conversão ou para auxílio em picos de alimentação em tanques de aeração

projectos de referência

Aeration tank of a yeast production works
Aeration tank of a yeast production works Aeration tank of a yeast production works

Discription of the plant

Oxygen transfer system consisting of 8 eight-path ejectors made of PP for the 4450 m³ aeration tank of a yeast production works in Belgium. Based on the tank geometry, the water depth and the oxygen requirements the number, arrangement and execution of the multi-path ejectors were attuned to the case in question. Their installation was effected quite simply by means of two flanges on the pipelines for motive flow and compressed air.

Aeration tank of a petrochemical waste water treatment plant
Aeration tank of a petrochemical waste water treatment plant Aeration tank of a petrochemical waste water treatment plant

Discription of the plant

On January 17th, 2011 Körting Trading (Beijing) Ltd. received an order for the aeration tank belonging to a waste water treatment plant in China: An oxygen introducing and mixing system was to be developed which was to be responsible for the transfer of oxygen in a total of 8 aeration tanks. To ensure a comprehensive aeration and intermixing Körting developed a system consisting of a total of 200 multi-path ejectors made of highly resistant polypropylene. The installation guarantees an optimised oxygen introduction before discharge into the Yellow Sea takes place.

Up to now, local products were utilised as oxygen introducing systems in this sector of industry. However, in China the aspect of energy consumption is being taken more and more into consideration since the Government has encouraged and demanded environmental protection and energy efficiency under the present 5-years plan. Amongst other things, this is shown by the enormously increasing order situation in the waste water treatment sector in China which Körting has been able to register – particularly in the sector of landfill leachate as well as waste water issuing from the petrochemical industry and the paper industry.

Commissioning at the final customer, Hengli Petrochemical (Dalian) Ltd. Co. was done in the end of 2012.

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