Desafío
Una planta de elaboración de alimentos en los Estados Unidos pretrató sus aguas residuales con neutralización del pH seguida de flotación de aire disuelto (DAF) antes de la descarga a una planta municipal de recuperación de agua. Con un tiempo limitado de operador disponible, la empresa había puesto en marcha una nueva planta de tratamiento de aguas residuales con un sistema de alimentación de productos químicos que incorporaba un coagulante y un floculante de Veolia con control automático regulado según el caudal. Esto se implementó con el conocimiento de que el flujo de las aguas residuales era muy variable. Sin embargo, gradualmente se fue haciendo evidente que las cargas de sólidos en suspensión/turbidez y demanda biológica de oxígeno (DBO5) eran variables de forma independiente, por lo que la demanda química variaba independientemente del flujo.
La variación dificultó el control químico y, aunque la calidad del efluente se mantuvo dentro de los límites de descarga acordados, los costos del tratamiento aumentaron significativamente. Esto ocurrió principalmente porque el operador, que solo estaba asignado a tiempo parcial a la planta de aguas residuales, consideró más efectivo establecer la dosificación para el nivel de turbidez más alto que pudiera preverse cada día en el agua entrante y dejarla en esa configuración durante períodos prolongados. Por lo tanto, la sobredosificación era común. Se le pidió a Veolia que sugiriera mejoras para reducir los costos del tratamiento químico.
Solución
Veolia y el personal de ingeniería de la planta decidieron evaluar el uso del monitoreo de turbidez en tiempo real e implementar el control de la dosificación del coagulante según esos datos. Aunque esta estrategia se ha utilizado antes en el modo de retroalimentación para recortar las dosis, puede haber un retraso entre la dosis y la demanda debido al tiempo de retención del equipo.
El nuevo analizador de turbidez se instaló en el tanque de neutralización antes de la DAF, en modo de control predictivo, para minimizar el retraso en la respuesta. Todos los datos se integraron en el sistema de gestión de rendimiento de activos (APM) InSight de Veolia para ofrecer visibilidad en línea en tiempo real al personal de la planta y de Veolia.
El representante técnico de Veolia realizó una serie de pruebas de campo con frascos para determinar la relación entre la turbidez del caudal de entrada y la demanda de coagulante KlarAid*. Esta relación se utilizó para programar el algoritmo de control del controlador PaceSetter* Platinum de Veolia.
El analizador de turbidez se utilizó para registrar los datos de referencia durante seis meses. A continuación, el controlador se puso en "automático" para una fase piloto durante los tres meses siguientes.
Resultado
Los sistemas de dosificación y monitoreo se instalaron en enero, mientras que el control automatizado se activó en junio de ese año. Las líneas verdes punteadas muestran la tasa de uso promedio de los dos períodos:
- De enero a junio (sin automatización): dosis de coagulante proporcional al flujo, sin ajuste, en función de la turbidez del agua entrante
- De junio a octubre (con automatización): dosificación automatizada del coagulante basada en la turbidez y el flujo del agua entrante en línea.
La figura 1 muestra que el uso promedio del coagulante KlarAid antes de la automatización era de 36 gpd, que disminuyó a 20 gpd después de la implementación. Esto representa una reducción del 44.4% en el uso y, por lo tanto, en los costos del tratamiento.
También hubo que evaluar la calidad de los efluentes para determinar el beneficio de la automatización. El indicador clave de rendimiento de la planta fue la DBO de los efluentes. El acuerdo con la municipalidad restringía la cantidad diaria de DBO (libras por día) y se había acordado un recargo si se superaba el límite. Veolia realizó un seguimiento de rutina de la DQO de los efluentes como indicador de la DBO, basándose en una relación previamente determinada. La figura 2 compara los dos períodos del ensayo y muestra que la DBO promedio en el momento de la descarga no había cambiado significativamente (~0.1 % de diferencia). La conclusión fue que la reducción del uso de coagulantes no había tenido un impacto adverso en la calidad de los efluentes y, por lo tanto, en los recargos por DBO.
La solución de automatización integral proporcionada por Veolia permitió ahorrar más de $100,000 en productos químicos por año sin pérdida de rendimiento en la calidad del tratamiento de efluentes. El sistema de gestión de rendimiento de activos basado en la nube InSight permitió monitorear el sistema en todo momento, lo que aumentó la confiabilidad de la operación.
Este paquete de automatización ahora está disponible como una solución llave en mano conocida como TrueSense* para aguas residuales, que incluye un analizador de turbidez, un controlador y acceso remoto a la plataforma de administración de datos InSight.
