Secagem solar de lamas de esgoto — uma solução razoável se baseada em design inteligente e sustentável

A secagem solar de lamas de esgoto tornou-se uma tecnologia ecológica e econômica geralmente aceite. Para tornar a implementação e operação de uma usina de secagem solar um sucesso sustentável, todos os aspectos relevantes precisam ser atendidos: aspectos económicos e de planejamento, mas também aceitação por parte do operador e do público.

Uma das usinas que oferece ambos, um conceito de design perfeito e aceitação, está instalada na estação de tratamento de esgoto de Penzing-Weil, perto do lago Ammersee da Alta Baviera, localizado a sudoeste de Munique. Cerca de 8.500 residentes estão conectados a esta estação de tratamento de esgoto aeróbicamente estabilizada. Em 2008, quando a WWTP Penzing Weil foi solicitada para medir PFT, foram encontradas altas concentrações de tensioativos perfluorados e os custos de descarte aumentaram de 30.000 € para cerca de 100.000 €. Investir no tratamento de lamas com o objetivo de reduzir os custos anuais de descarte, portanto, tornou-se financeiramente gratificante. Consequentemente, uma estação de tratamento de lodo, incluindo Desaguamento de Lodo e Secagem, começou a ser construída no início de 2010.

Após sua conclusão e uma fase de teste, a nova fábrica foi oficialmente colocada em operação em julho de 2010. O processo de tratamento de lamas começa com uma prensa de parafuso HUBER Q-PRESS® 440. Uma Rosca transportadora transporta automaticamente a lama compactada para a estufa e a deixa cair no chão da estufa. O conjunto de giro/transporte de lama SRT 9 distribui e transporta a lama dentro da estufa. No final da estufa, a lama granulada seca é colocada em um bunker de armazenamento, de onde é carregada em caminhões por uma carregadora de rodas 5 a 6 vezes por ano.

As variações de eficiência do secador entre o verão e o inverno são compensadas por dois tanques-tampão para lodo fino com capacidade de 700 m³ cada. Dependendo das condições meteorológicas, o operador das estações de esgoto alimenta mais ou menos lama para o secador. O lodo fino sedimentado no clarificador secundário ou o lodo pré-espesso dos tanques pode ser desidratado diretamente na prensa de parafuso HUBER. O programa de operação da instalação oferece a possibilidade de selecionar, pressionando um botão, se o excesso de lama com aproximadamente 1% de substância seca ou a lama estaticamente espessada com aproximadamente 3,5% de substância seca deve ser alimentado para a prensa de parafuso.

Onde não há capacidade de armazenamento disponível ou o espaço disponível é escasso, a eficiência do secador solar pode ser aumentada adicionando calor de exaustão ou "calor ecológico". "Calor ecológico", neste caso, significa o calor gerado ecologicamente a partir de águas residuais clarificadas por meio de uma bomba de calor. O Trocador de calor RoWin HUBER garante operação confiável com baixos requisitos de manutenção. Este tipo de trocador de calor fornece remoção automática de algas e outros poluentes que podem se depositar nas superfícies do trocador.

O comprimento da estufa e, portanto, a superfície de secagem necessária dependem da eficiência de secagem solicitada. A potência necessária depende dos resultados de desidratação para os quais a Prensa de Parafuso HUBER Q-PRESS® foi projetada. Com isso em mente, a estufa do WWTP Penzing foi projetada alguns metros mais longa do que o necessário. Os operadores da planta usam a maior capacidade resultante do secador para reduzir o consumo de polímero do sistema de desidratação e, dessa forma, economizar ainda mais custos.

A alimentação automática de lama na estufa elimina a necessidade de pontos de transferência de material e carregadeiras de rodas e economiza trabalho e tempo dos operadores. Eles se beneficiam de um excelente conceito de manuseio de lamas que minimiza os odores. A alimentação direta e o giro imediato do lodo no secador levam instantaneamente o lodo a uma condição segura e virtualmente aeróbica que garante o desenvolvimento mínimo de odores. Nenhum odor é notado no WWTP Penzing Weil.

Para uma secagem eficiente e sem odores, a tecnologia climática e os componentes do equipamento mecânico devem ser selecionados e projetados para se adaptarem perfeitamente uns aos outros. O sistema de controle climático da HUBER incorpora experiências de operação, medições na estufa e princípios termodinâmicos teóricos. A estufa está equipada com sensores climáticos, ventiladores e portinholas de ventilação. O sistema de controle elétrico garante que um clima de secagem ideal seja constantemente mantido dentro da estufa, monitorando a capacidade de absorção de água do ar dentro e fora da estufa e limitando o condensado. O tempo de funcionamento dos ventiladores que arejam diretamente o leito de lamas é controlado de acordo com os ciclos de trabalho da máquina de giro de lamas (e as zonas do leito de lamas recém-giradas) e a capacidade de secagem do ar. O ar é direcionado de forma diferente conforme necessário nas diferentes áreas de secagem de lamas. É claro que o sistema de controle sempre dá prioridade à segurança dos componentes mecânicos e à proteção do edifício contra tempestades.

Os componentes do equipamento mecânico para o giro e transporte de lamas são o coração do secador solar. O conjunto de giro de lama consiste em uma pá dupla giratória que se puxa pela estufa ao longo das correntes. Enquanto a pá gira e, ao mesmo tempo, se desloca para a frente, a lama é aerada, virada, granulada e transportada. Quando o conjunto de giro/transporte de lama chega ao final do pavilhão, cada grão granulado de lama individual foi arejado. Normalmente, esse ciclo é executado a cada hora. Na fase de alimentação, a rotação da lama nas zonas úmidas na seção dianteira e sua aeração em toda a largura da estufa ocorrem mesmo a cada 20 minutos. À medida que o leito de lodo completo é reempilhado, a condição quase aeróbica do lodo é mantida de forma confiável e as condições prévias ideais para a secagem são alcançadas.

Outra característica excepcional do sistema HUBER SRT é a mistura contínua de lama. A pá dupla também é usada para mover lama de um lugar para outro. A mistura inversa de granulado seco na alimentação de lama aumenta o resíduo seco para 40% diretamente após a alimentação. Neste nível de resíduos secos, todas as atividades biológicas intensas em odor são interrompidas. Além disso, o lodo com 40% de DR é mais poroso, mais fácil de secar, menos pastoso e, portanto, mais fácil de processar mecanicamente, para que a longa vida útil da tecnologia aplicada seja garantida. No outro lado do leito de lamas, o lado seco, a remistura contínua produz o efeito oposto. A zona onde o granulado fica muito seco é muito curta. Esta é a zona onde o material seco é exposto a estresse mecânico com o resultado da geração de poeira. O leito de lamas que é gerado ao longo do comprimento da estufa pelo efeito de backmixing excede com uma área de secagem básica muito longa onde o resíduo seco aumenta lentamente de 40% a 60%. Esta é a área onde o processo de secagem real ocorre. O resíduo seco solicitado de geralmente 80 a 85% de DR é alcançado somente nos últimos 10 a 15 m do leito de lama.

Como o virador de lamas transporta e reloca a lama em suas pás, ele permite a remoção do granulado seco opcionalmente no mesmo lado do gable da estufa onde a lama úmida é alimentada. A planta pode ser projetada para descarga de granulado em uma Rosca transportadora subterrânea com cobertura de grade. É possível, por exemplo, construir a estufa na área de fronteira do terreno da estufa sem a necessidade de construir outra estrada e uma segunda área de tráfego na outra extremidade da estufa. No WWTP Penzing, entretanto, a solução convencional foi selecionada com a alimentação e remoção de lama ocorrendo nas extremidades opostas da estufa. Esta variante de design fazia mais sentido em relação às estruturas já existentes neste local.

Os operadores da estação de tratamento de esgoto Penzing têm a opção de alimentar suas lamas automaticamente ou opcionalmente por meio de uma carregadora de rodas, mas, de acordo com o gerente da usina Markus Keller, não usam a última opção. Bastaria pressionar um botão para que o virador de lama trabalhasse com uma pilha de lama construída pela carregadeira de rodas. A alimentação automática contínua garante que a rosca alimenta imediatamente a quantidade de lama que se acumulou após um quarto de hora. Como descrito acima, esta é a melhor solução de design para o desenvolvimento mínimo de odores. Se, no entanto, a lama a ser seca estiver estabilizada e bem desidratada, a alimentação automática não é necessariamente necessária. O conjunto do virador de lama se move em peças de concreto pré-moldado à medida que viaja pela estufa. O projeto da área de secagem real na WWTP Penzing se assemelha a uma estrada normal. As peças pré-fabricadas de concreto assumem a função da borda de uma estrada, o espaço entre elas é coberto com asfalto. A fundação é à prova de gelo e praticamente não é carregada estáticamente pela máquina e pelo lodo. O suporte ideal ao operador durante a fase de partida da planta e depois é fornecido com uma conexão de controle remoto. O sistema de controle elétrico registra os parâmetros relevantes e, através de uma conexão segura à internet, os disponibiliza a qualquer momento aos especialistas na sede alemã da HUBER. Além disso, os status operacionais, como a altura total do leito de lamas ou o ciclo de operação atualmente em andamento, são transferidos em tempo real.

Os componentes eletrônicos a serem instalados diretamente no conjunto do virador foram limitados ao mínimo. Nenhuma caixa de controle é montada no conjunto do virador móvel, mas apenas uma caixa de terminais fechada um pouco maior. A maioria dos componentes de controle necessários está integrada no gabinete de controle principal, que está instalado na área protegida do pavilhão de secagem. Portanto, sua exposição às condições ambientais é reduzida significativamente, com o resultado de fácil manutenção e longa vida útil do produto. O sistema instalado na estufa de 100 m de comprimento e 10 m de largura na estufa Penzing é um Secador Ativo Solar HUBER SRT 9. Sistemas para estufas de 7 m e 12 m de largura estão disponíveis como opção.

A secagem solar é a solução mais ecológica para secar lamas de esgoto. Além dos benefícios econômicos obtidos através da redução dos volumes de lamas de esgoto a serem descartados, também o impacto ambiental é reduzido: Menos caminhões são necessários para a remoção de lamas, com o resultado de redução da emissão de dióxido de carbono. O alto teor de resíduos secos no granulado seco melhora o valor térmico do material a ser descartado. Oferece aos operadores da instalação uma variedade de opções de descarte para que eles obtenham mais independência no descarte de lamas.