Artigo publicado originalmente no site da DHI.

Cliente:  Aarhus Vand A/S

A Aarhus Vand A/S é a concessionária de água que administra Aarhus, a segunda maior cidade da Dinamarca. A empresa é a fornecedora local de água, prestadora de serviços de águas pluviais e águas residuais e responsável pela gestão de quatro estações de tratamento de águas residuais que recebem 30 a 35 milhões de m³ de águas residuais por ano.

Em 2023, a DHI e a Aarhus Vand estabeleceram conjuntamente a Utilizero, uma nova empresa que apoiará as concessionárias de águas residuais na redução das emissões de gases de efeito estufa e do consumo de energia com base em experiências sólidas e soluções para controle automatizado de processos.

Saiba mais sobre a Utilizero: https://www.utilizero.com/

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (SGD) relacionados: ODS 6: Garantir a disponibilidade e a gestão sustentável da água e do saneamento para todos

Tecnologia aplicada:
TwinPlant
DIMS.CORE
WEST

Usando o poder do controle avançado para minimizar o investimento em novas infraestruturas

A Aarhus Vand, concessionária de água em Aarhus, na Dinamarca, precisava planejar uma expansão da capacidade da estação de tratamento de águas residuais (ETAR) de Viby para garantir um desempenho estável e eficiente do tratamento. Devido à curta vida útil prevista da estação, de aproximadamente 10 anos, eles buscavam uma solução que exigisse um investimento mínimo em nova infraestrutura. Ao otimizar os processos da estação através do uso da infraestrutura existente, a DHI e seus parceiros identificaram um plano econômico para aumentar a capacidade. A solução proposta agora está sendo implementada em escala real na ETAR, com melhorias consideráveis na estabilidade operacional.

O desafio

A Aarhus Vand enfrentava vários desafios na operação da ETAR de Viby, incluindo um desempenho abaixo do ideal na remoção de nitrogênio e no tratamento de sólidos devido à capacidade insuficiente de tratamento biológico e capacidade hidráulica durante chuvas fortes. Esperava-se que o impacto da capacidade insuficiente se intensificasse devido às previsões de aumento da carga nos próximos anos.

Para garantir um desempenho estável, a Aarhus Vand pretendia expandir a capacidade da ETAR de Viby em 33%, de 90.000 PECOD para 120.000 PECOD. A estação deverá operar com capacidade aumentada durante os próximos 10 anos, até ao encerramento previsto da ETAR de Viby e de outras ETAR em Aarhus – altura em que toda a área urbana será servida por uma única ETAR centralizada.

A curta vida útil da ETAR de Viby significava que a expansão deveria ser economicamente eficiente, o que foi conseguido através da otimização dos processos existentes e evitando investimentos em infraestruturas com elevadas despesas de capital.

A solução

Em parceria com a NIRAS A/S, a TechRas Miljø ApS e a EssDe GmbH, a DHI forneceu uma solução que otimiza os processos existentes para aumentar a capacidade e minimizar as despesas de capital.

Usando a experiência em processos para identificar intervenções

As seguintes opções para aumentar a capacidade da ETAR foram implementadas:

• Aumentar o volume do biorreator aerado, introduzindo mais aeração nos tanques existentes
• Melhorar o desempenho da desnitrificação através da dosagem externa de carbono
• Implementar regras de controle para regular a aeração, a dosagem química, os fluxos internos e de retorno de lamas
• Melhorar o manuseamento de sólidos
• Utilizar a modelagem de processos para uma avaliação eficiente em termos de tempo das alternativas

A combinação de diferentes opções resultou em 22 configurações possíveis para a ETAR, que foram simuladas utilizando o WEST, o software de modelagem de processos da DHI que criou uma réplica virtual da ETAR de Viby. O WEST permitiu à equipe testar estratégias operacionais alternativas e diferentes cenários de manutenção antes da implementação física. Indicadores-chave de desempenho, como qualidade do efluente, consumo de energia e uso de produtos químicos, foram utilizados para comparar as diferentes configurações e identificar a operação ideal.

Identificando uma nova estratégia operacional

A equipe identificou a estratégia ideal para aumentar a capacidade da ETAR de Viby. Isso poderia ser alcançado através do uso do serviço operacional DIMS.Core para controle e monitoramento em tempo real das ETARs, que faz parte da solução TwinPlant. As intervenções específicas incluíram:

• Conversão do tanque de hidrólise em um tanque de pré-desnitrificação
• Conversão de três tanques de pré-desnitrificação em tanques com aeração intermitente
• Dosagem externa de carbono no primeiro tanque com aeração intermitente e no último tanque com aeração (a ser considerado como tanque de pós-desnitrificação)
• Implementação de estratégias de controle avançadas para aeração intermitente, dosagem de carbono, recirculação de licor misto e lodo sedimentado, combinadas com a instalação de monitoramento online adicional (por exemplo, amônio, oxigênio em tanques de processo)
• Melhoria da sedimentação e retenção de sólidos usando tecnologia de lodo granular

O resultado

As simulações do modelo da ETAR de Viby utilizando o processo otimizado revelaram melhorias significativas, ou seja, alta qualidade do efluente mesmo em condições de carga aumentada, bem como redução do consumo de produtos químicos. A operação otimizada poderia potencialmente alcançar uma redução de até 47% nas taxas de efluentes, dando mais margem de manobra nos custos de utilização de produtos químicos e instalação de equipamentos.

No final de 2019, a nova estratégia operacional foi implementada na ETAR de Viby. As medições antes e depois da implementação indicam uma redução dos níveis de nitrato e amoníaco nos efluentes e uma melhoria da capacidade para acomodar caudais elevados. Em geral, a solução proposta para a expansão da capacidade proporcionou melhorias tangíveis no desempenho e na estabilidade operacional da ETAR de Viby, ao mesmo tempo que se revelou económica e reduziu a necessidade de testes preliminares em escala real.

• Expansão da capacidade de 33% alcançada por meio da otimização do processo e mudanças mínimas na infraestrutura
• Maior estabilidade do processo em condições de alta carga de influentes
• Menos de 2 milhões de euros foram investidos na expansão da capacidade

 

‘The expansion of Viby WWTP during 2019-2020 has ensured improvements in effluent quality during peak loads and in the sludge quality. These outcomes have been achieved through constructive collaboration between the partners who provided the right solutions to achieve the desired end result.’

Flemming B. Møller, Project Manager
Aarhus Vand A/S

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