Risparmio Energetico e Miglioramento Depurativo mediante controllo a “setpoint dinamico” dell’Ossigeno Disciolto: WDOxy Fuzzy

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Risparmio Costi di Gestione con WDOxy-Fuzzy Controller

Il Modello WDOxy Fuzzy è una procedura di calcolo real-time per il Set-Point Variabile dell’OD, ovvero della concentrazione di ossigeno disciolto necessaria per le effettive esigenze real-time del metabolismo batterico della rimozione del carbonio e dell’azoto.

La procedura WDOxy Fuzzy è stato sviluppato sulla base di algoritmi bio-processistici in “Logica Fuzzy” e sull’utilizzo in “input” della misura on-line del valore di concentrazione NH4 (in alternativa: ORP), oltre alla misura on-line dell’OD; restituisce in “output” in tempo reale, il valore di set-point ottimale di OD. WDOxy Fuzzy è applicabile sia a impianti biologici ad aerazione continuata che intermittente.

Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Controllo Energetico: un controllo adeguato del funzionamento di un impianto di depurazione e in particolare, del reattore biologico (CSTR a “fanghi attivi” e con rimozione di N e P), si rende necessario sia per garantire la qualità dell’effluente e il rispetto dei limiti di legge, sia per contenere le spese di gestione: aspetto quest’ultimo che sta assumendo un’importanza sempre maggiore a causa dei crescenti costi dell’energia. Infatti, il controllo della fornitura di aria in un impianto a fanghi attivi è importante per le seguenti motivazioni:

la fornitura di ossigeno è una delle principali voci di costo gestionali (10÷30 %);
la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’affidabilità della qualità dell’effluente depurato;
la fornitura di ossigeno è un fattore determinante per l’efficienza della sedimentazione dei fanghi e dello stato di salute della biomassa.

Concentrazione dell’Ossigeno Disciolto e Bulking Filamentoso: la concentrazione dell’ossigeno disciolto (OD) nel reattore è un parametro di input di enorme importanza per la sua influenza sul bulking filamentoso e quindi, sulla sedimentabilità dei fanghi. La relazione tra il OD e lo SVI è direttamente influenzata dal carico organico (F/M): più elevato è il carico organico, più alta è la concentrazione di ossigeno disciolto necessaria per prevenire il bulking. La proliferazione di alcuni batteri filamentosi quali lo S.Natans, tipo 1701, e l’H. hydrossis in condizioni di basso ossigeno disciolto può essere attribuita all’elevata affinità (bassa costante di semisaturazione) che essi hanno per l’ossigeno.

Il controllo tradizionale con Set-Point Prefissato dell’ossigeno disciolto:

Non si tiene conto della resa del processo di depurazione: necessaria la misura di un altro parametro (efficienza abbattimento NH4)
Non si tiene conto della variabilità del carico entrante: si fornisce troppo o troppo poco ossigeno per la maggior parte del tempo
Scarsa stabilità di controllo: i metodi di controllo tradizionali sono troppo semplificati e danno luogo ad instabilità

WDOxy

Vantaggi del sistema a Set-Point OD Dinamico WDOxy-Fuzzy rispetto al sistema tradizionale a Set-Point Prefissato:

Risposta immediata a picchi entranti e condizioni di variabilità di carico entrante grazie ad un adattamento continuo del set-point di ossigeno disciolto: adattamento del processo biologico alle variazioni di carico in ingresso. Il sistema a set-point OD Dinamico, a differenza del sistema di controllo tradizionale (a set – point fisso di ossigeno disciolto) che evidenzia ampie oscillazioni, dimostra una notevole stabilità nel raggiungimento delle condizioni di processo ottimali, anche di fronte a significative variazioni del carico entrante
Maggiore stabilità di processo ed efficienza depurativa, con particolare riferimento al processo di nitrificazione;
Elevato risparmio energetico 15-20% e contestuale eliminazione degli eccessi di nitrificazione, in quanto viene evitata la fornitura di aria in eccesso ed ottenendo un miglior rendimento di trasferimento di ossigeno da parte dei diffusori.
Assicura l’efficienza del rendimento di rimozione richiesto.

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Package di Acquisto WDOxy Fuzzy:

Software di Valutazione Dimensionamento/Configurazione
Codice in Logica Fuzzy (PLC)
Servizio di Assistenza Tecnica

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Esempio Applicativo WDOxy Fuzzy a Set-Point Dinamico:

Liquicontrol NDP

Liquicontrol NDP è un innovativo sistema di gestione e controllo dell’ossigeno disciolto in vasca d’aerazione e della concentrazione dell’azoto ammoniacale nell’effluente. Il valore di Azoto ammoniacale viene misurato in continuo, confrontato in tempo reale con il valore desiderato ed infine, utilizzato per il calcolo del set-point variabile dell’ossigeno disciolto. Il valore del set-point di ossigeno disciolto è poi confrontato con la misura dell’ossigeno disciolto presente in vasca in quel momento e determina, grazie ad una regolazione con logica fuzzy, l’erogazione dell’aria.

Brocure: Liquidcontrol NDP

Per la stima del risparmio energetico relativo al sistema Liquicontrol NDP, è possibile utilizzare un parametro denominato Indice di Prestazione ENergetica: rapporto tra l’energia attiva assorbita dal comparto di aerazione ed i più significativi carichi inquinanti rimossi, pesati secondo l’effettivo contributo alla fornitura d’aria:

IPEN = Energia (kWh/d) / [0,3*CODrimosso (kg/d)+0,7*NH4+rimosso(kg/d)]