Odwadnianie osadów metodą wstrząsów elektrycznych

Utylizacja osadu ściekowego staje się coraz poważniejszym problemem w związku z rosnącą ilością ścieków przemysłowych i komunalnych, a co za tym idzie, rosnącymi kosztami utylizacji osadu ściekowego. Nieefektywna obróbka osadu ściekowego prowadzi do obniżenia jego jakości i konieczności ponownego przetworzenia, co wiąże się z dodatkowymi kosztami. W przypadku potrzeby wykonywania dodatkowych prac związanych z odwadnianiem i zagęszczaniem osadu ściekowego, zużywane są zasoby, które można by wykorzystać do innych celów. W związku z powyższym optymalizacja przetwarzania osadu ściekowego jest bardzo istotną kwestią z punktu widzenia wykorzystania zasobów i ochrony środowiska.

Zanim wprowadzono odwadnianie osadów metodą wstrząsów elektrycznych (electro-dewatering), jedynie kosztowna obróbka termiczna pozwalała na uzyskanie poziomu większego niż 15%-35% suchej masy w osadach ściekowych. Nowa technologia ściśle kontroluje ten energochłonny proces.

Firma Elcotech, mająca siedzibę w Montrealu (Kanada), jest liderem w technologii odwadniania metodą wstrząsów elektrycznych, która ma zastosowanie w ochronie środowiska i przemyśle. Przedsiębiorstwo wyspecjalizowało się w rozwoju innowacyjnych technologii dla odwadniania i koagulacji, które spełniają wymagania ochrony środowiska i oszczędzania energii.

Główne aspekty odwadniania
W technologii wstrząsów elektrycznych wprowadzonej przez Elcotech osad ściekowy poddawany jest procesowi odwróconej osmozy w połączeniu z precyzyjnie wyznaczanym ciśnieniem. Jest to zamknięty proces zoptymalizowany pod względem zużycia energii. Przy takim przetwarzaniu mechanicznym osadu ściekowego uzyskano dezynfekcję oraz zwiększono poziom suchej masy w osadzie do 50%. Proces ten jest znacznie wydajniejszy, jeśli chodzi o zużycie energii w porównaniu z obróbką termiczną. Metoda wstrząsów elektrycznych redukuje objętość osadu umożliwiając znaczne obniżenie kosztów jego transportu i składowania oraz ułatwia wykorzystanie w rolnictwie i umożliwia odzyskiwanie energii.

Zalety nowej technologii
Linia CINETIK stworzona przez Elcotech jest przełomowym produktem w dziedzinie odwadniania i dezynfekcji osadów w oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych. Umożliwia łatwe oddzielenie wody zawartej w płynnym osadzie przy zastosowaniu wysokiego ciśnienia i użyciu dużej ilości polimerów koagulacyjnych i flokulacyjnych. Metoda mechaniczna nie jest jednak w stanie oddzielić wody zaabsorbowanej przez cząstki stałe. Dzięki dołożeniu procesu elektrycznego zwiększono jeszcze wydajność metody. Oprócz odwadniania, metoda ta dodatkowo wpływa na dezynfekcję osadu eliminując czynniki chorobotwórcze takie jak bakterie E. coli, salmonelli, enterowirusy i pasożyty. Przetworzony osad osiąga parametry Klasy A (Class A) według normy U.S.A i P1 według normy kanadyjskiej (Quebek). Inne metody odwadniania nie eliminują czynników chorobotwórczych.

Elcotech poszukując systemu automatyzacji dla swojej technologii odwadniania uzyskał kompleksową ofertę usług ze strony Systemex Automation i Rotalec Inc. (partnerzy B&R w Kanadzie), która w pełni pokryła jej potrzeby.

Innowacyjne rozwiązanie: Rozproszone wejścia/wyjścia sterowane drogą radiową
Jako rozwiązanie zastosowano panel operatorski zintegrowany ze sterownikiem PLC, który realizuje sterowanie dla całego systemu. Ze względu na specjalne zapotrzebowanie klienta moduły wejścia/wyjścia komunikują się ze sterownikiem po magistrali Modbus/TCP. Umożliwia to integrację dodatkowych urządzeń zewnętrznych. Jako, że urządzenia pracujące w oczyszczalni ścieków rozmieszczone są w sposób zdecentralizowany to bezpośrednie połączenia kablowe zostały zastąpione połączeniem bezprzewodowym. Pozwala to na dowolne rozmieszczenie elementów systemu sterowania. Pełna diagnostyka systemu dostępna jest z centralnego panelu operatorskiego.

„Kiedy po raz pierwszy spotkaliśmy się z firmą Elcotech ich prototyp wyposażony był w zaprojektowany przez nich sterownik,” tłumaczy Karl Vincent, Dyrektor Techniczny firmy Systemex.” Architektura systemu sterowania oparta była o strukturę master-slave. Było tam jedno urządzenie master oraz wiele urządzeń slave komunikujące się po interfejsie szeregowym. To podejście było funkcjonalne jednak nieprzyjazne dla programistów systemu i kłopotliwe, jeśli chodzi o aktualizację oprogramowania.”

„Atrakcyjność cenowa systemu i możliwość jego łatwej integracji były głównymi kryteriami dla Elcotech, umożliwiającymi pozyskanie docelowej grupy klientów.” kontynuuje Vincent. „Znaliśmy rozwiązanie spełniające ich wszystkie potrzeby i mogliśmy zaproponować produkt prosto z półki, przetestowany i używany przez wiele firm z różnych branż przemysłu. Produktem tym był panel operatorski Power Panel oraz wejścia/wyjścia serii X20 firmy B&R.” podsumowuje Vincent.

Maksymalna elastyczność
Istnieje wiele wymagań dla procesu przetwarzania osadu ściekowego w zależności od jego objętości. Architektura wybrana z oferty B&R pozwala firmie Elcotech sprzedawać maszyny, które wychodzą naprzeciw wymaganiom klienta. Typowa jednostka (CINETIK 600) stworzona jest dla 10 rzędów anod, ale jeżeli klient końcowy potrzebuje zwiększyć ich ilość wystarczy nieznacznie zmodyfikować parametry systemu.

Jako że Elcotech jest liderem na rynku technologii odwadniania, to istotne jest, by chronić wartość intelektualną związaną z ich produktami. Rozwiązanie B&R spełnia to zadanie poprzez brak możliwości analizy oprogramowania bez posiadania oryginalnego projektu. Technologia B&R pozwala jednocześnie na łatwą zdalną komunikację z maszynami stojącymi u klienta końcowego. Umożliwia to firmę Elcotech na zdalne odczytanie programu maszyny CINETIK.

Systemy CINETIK bardzo często są montowane w bardzo trudnych warunkach środowiskowych, w otoczeniu gazów korozyjnych, płynów i wody, które mogą mieć wpływ na podzespoły systemu. Rozwiązanie B&R pozwala na prosty montaż odpowiadający stopniowi ochrony IP67.

Wyniki
Systemex, Roletex i B&R zaprojektowali, zainstalowali i przetestowali system automatyki dla Elcotech w zaledwie kilka tygodni. Czas wprowadzenia produktu na rynek był krytycznym aspektem dla Elcotech i rozwiązanie B&R spełniło te wymagania, a nawet przekroczyło ich oczekiwania. Dzięki zabezpieczeniu własności intelektualnej związanej z technologią odwadniania (electro-dewatering) Elcotech może bezproblemowo sprzedawać swoje maszyny na całym świecie.