Bilanciamento energetico nel trattamento delle acque reflue urbane e industriali
Poiché i processi di trattamento delle acque e delle acque reflue rappresentano il 4% del consumo globale di elettricità, è fondamentale che la riduzione del consumo energetico sia al centro dell'attenzione per il trattamento delle acque reflue industriali e domestiche. Non solo per motivi di sostenibilità, ma anche per ragioni economiche.
La trasformazione degli impianti di trattamento delle acque reflue municipali da consumatori di energia a generatori di energia unisce ora i settori dell'acqua e dell'energia in una nuova industria rivoluzionaria. La regolazione delle apparecchiature rotanti è un elemento vitale per generare oltre il 100% di energia in eccesso nel trattamento delle acque reflue, per una gestione del ciclo idrico energeticamente neutrale di intere comunità.
La società moderna consuma grandi quantità di acqua dolce e troppo spesso le acque reflue trattate male vengono scaricate nell'ambiente. Per contrastare queste tendenze, la moderna digitalizzazione offre un grande grado di controllabilità nel trattamento delle acque reflue municipali, con conseguente miglioramento della qualità dell'acqua trattata. Inoltre, i processi ZLD e MLD riducono il volume di scarico delle acque reflue industriali.
Per migliorare il riutilizzo dell'acqua e ridurre lo scarico delle acque reflue industriali, si ricorre spesso a un sistema di trattamento a scarico liquido zero (ZLD) o a scarico liquido minimo (MLD). ZLD e MLD sono strategie ambiziose di gestione delle acque reflue che consentono all'impianto o alla struttura di recuperare la maggior parte delle acque reflue per il riutilizzo. Il processo standard è ad alta intensità energetica, ma applicando processi ottimizzati di osmosi inversa il consumo energetico può essere ridotto fino al 75%.
Impianti di trattamento delle acque reflue
In genere, i processi di trattamento delle acque e delle acque reflue rappresentano il 25-40% del bilancio elettrico di un comune. Gli impianti di trattamento delle acque e delle acque reflue sono quindi di norma i maggiori consumatori di elettricità di un comune. Per questo motivo, da molti anni, l'uso estensivo di azionamenti CA e di sensori online in tempo reale ha creato la base per un controllo avanzato dei processi in tempo reale per ottimizzare l'efficienza energetica, riducendo il consumo di energia del 20-40%.
Ora questi metodi si combinano con la produzione di energia all'interno dell'impianto di trattamento delle acque reflue, per consentire livelli di efficienza energetica completamente nuovi e ambiziosi. Alimentate dal metano prodotto nel digestore dell'impianto di trattamento delle acque reflue, le "bio-raffinerie" o "strutture di recupero delle risorse idriche" dimostrano che le acque reflue sono diventate una risorsa energetica.
Alcuni dei più avanzati sistemi di gestione delle acque raggiungono la completa autosufficienza energetica del ciclo idrico. L'energia recuperata dal processo di trattamento delle acque reflue non copre solo il fabbisogno dell'impianto, ma anche quello per la produzione e la distribuzione di acqua potabile e per il pompaggio delle acque reflue. In altre parole, l'intero ciclo dell'acqua può essere considerato energeticamente neutro.
Un prerequisito per la neutralità energetica è la presenza di una maniglia di controllo sotto forma di azionamento a corrente alternata per tutte le apparecchiature rotanti, in modo che l'impianto, completamente controllato da un computer, possa adattarsi alle variazioni del carico.
Generazione di energia in eccesso dal trattamento delle acque reflue
Dal 2010, l'impianto di trattamento delle acque reflue di Marselisborg ha trasformato la sua attenzione dalla minimizzazione dell'energia consumata alla massimizzazione del surplus energetico netto. Oggi l'impianto ha una produzione netta sia di elettricità che di calore, che rifornisce il sistema di teleriscaldamento del secondo comune più grande della Danimarca, Aarhus. L'impronta di carbonio è stata di conseguenza ridotta del 35%.
Affrontare la scarsità d'acqua con un efficiente trattamento delle acque ZLD e MLD
Per migliorare il riutilizzo dell'acqua e ridurre lo scarico delle acque reflue industriali, sono emersi i processi di trattamento delle acque reflue ad alta efficienza Zero Liquid Discharge (ZLD) e Minimal Liquid Discharge (MLD).
ZLD e MLD sono strategie ambiziose di gestione delle acque reflue, che eliminano/riducono qualsiasi rifiuto liquido in uscita dall'impianto o dalla struttura, mentre la maggior parte dell'acqua viene recuperata per il riutilizzo.
L'efficiente riduzione degli effluenti rende i processi ZLD e MLD molto interessanti per le industrie e i servizi pubblici. Finora, tuttavia, i processi sono stati limitati da costi elevati e consumi energetici intensivi. Il processo tradizionale a base termica utilizzato nei sistemi ZLD/MLD è ad alta intensità energetica. Aggiungendo un processo a membrana, gli studi dimostrano che il consumo energetico può essere ridotto fino al 75%.
Applicazioni di osmosi inversa ZLD e MLD
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Tracimazione delle acque piovane
L'ottimizzazione del sistema di canalizzazione delle acque reflue mediante la regolazione delle pompe può migliorare l'efficienza delle pompe del 15-30% e ridurre drasticamente i costi di manutenzione nella gestione delle acque meteoriche di troppo.
La soluzione tradizionale per i sistemi di fognatura combinata per limitare lo straripamento delle acque piovane consiste nel costruire grandi serbatoi di stoccaggio sulla rete fognaria, in grado di immagazzinare l'elevato volume d'acqua che si verifica in caso di forti piogge.
Utilizzando la digitalizzazione e collegandola a un sistema radar meteorologico ad alta granularità, è possibile integrare un'analisi altamente accurata delle precipitazioni. Gestendo la capacità in modo ottimale, l'azienda può ridurre gli investimenti di capitale. La digitalizzazione consente inoltre di attivare un sistema di allarme, nel raro caso in cui si verifichi uno straripamento della fognatura.
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