Un filtro autopulente per una chiarificazione ottimale

Gli impianti di trattamento delle acque reflue richiedono molta energia. Tuttavia, ridurre tale consumo energetico è possibile. L’impianto centrale di trattamento delle acque reflue di Bocholt, una città della Renania Settentrionale-Vestfalia, in Germania, ha adottato due misure in tal senso: la sostituzione di pompe e motori e l’implementazione di un innovativo processo di pulizia. Queste modifiche hanno anche richiesto una nuova tecnologia di prefiltrazione per il funzionamento efficiente e sicuro del sistema. Come soluzione, si è optato per un filtro autopulente automatico Eaton.

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La riduzione del consumo energetico degli impianti di trattamento delle acque reflue rappresenta una sfida importante per il raggiungimento degli obiettivi climatici. er dare il proprio contributo, la società responsabile dei servizi di raccolta e trattamento dei rifiuti di Bocholt (ESB), che gestisce l’impianto centrale di trattamento delle acque reflue nel distretto di Mussum, ha deciso di ottimizzare l’efficienza energetica di questo sistema utilizzato per trattare le acque reflue raccolte da più di 70.000 abitazioni e da varie attività commerciali. Fra le misure adottate non c’è stata solo la riduzione del consumo energetico attraverso pompe ad alta efficienza e motori a basso consumo, ma anche l’introduzione di un sistema innovativo per migliorare il processo preesistente a fanghi attivi: Dopo una fase preliminare di pulizia meccanica con rastrelli e separatori di sabbia, il nuovo processo accelera la sedimentazione dei fanghi attraverso l’utilizzo di idrocicloni, riducendo così il carico sulla chiarificazione secondaria.

Sfida: I componenti sensibili complicano il funzionamento

Gli idrocicloni sono separatori ad azione centrifuga per miscele liquide; di fatto, separano le particelle solide in sospensione in un processo basato sulla forza centrifuga. Grazie a questo processo, il trattamento delle acque reflue a Bocholt è più stabile ed efficiente. Tuttavia, tale processo innovativo presenta una problematica: i contaminanti più grandi, come il materiale plastico o il fogliame, che passano attraverso i rastrelli nel pretrattamento meccanico e possono ostruire gli idrocicloni. L’interruzione contemporanea di più idrocicloni può portare all’arresto dell’intero impianto.

Fin dall’inizio, per evitare il più possibile i tempi di inattività non pianificati, la società ESB aveva utilizzato un filtro a cestello ad operazione manuale, installato tra il sistema meccanico preliminare a rastrello e gli idrocicloni. Questo filtro rimuoveva in modo affidabile i contaminanti con dimensioni superiori a 9 millimetri. Lo svantaggio: l’elemento filtrante doveva essere pulito tre volte al giorno. I dipendenti dell’impianto di trattamento delle acque reflue dovevano pianificare da una a due ore al giorno per completare questo processo. Questa pulizia manuale metteva in evidenza la necessità di un livello di automazione più elevato in ESB. Inoltre, ogni volta i dipendenti entravano in contatto con le acque reflue dopo la pulizia preliminare. Per motivi d’igiene e di protezione dei dipendenti ESB stava cercando alternative.

Soluzione: Una nuova missione per un sistema di filtrazione innovativo

La società ha trovato la soluzione che cercava con Eaton. La divisione Filtrazione dell’azienda per la gestione dell’energia vanta decenni di esperienza nella filtrazione, con un’ampia gamma di prodotti e soluzioni. "n molte applicazioni, i filtri a cestello sono ideali per la filtrazione grossolana del fluido di processo", afferma Ulrich Latz, Ingegnere tecnico-commerciale della divisione Filtrazione di Eaton, che ha già installato molti filtri autopulenti della propria azienda nei sistemi dei clienti. "A nostro parere, era necessaria una soluzione diversa per il corretto funzionamento dell’impianto di trattamento delle acque reflue, caratterizzato da un fluido molto eterogeneo e da un notevole carico di detriti", spiega Latz, "soprattutto perché, considerato il livello di automazione desiderato per l’intero sistema, la fase di filtrazione non dovrebbe costituire un collo di bottiglia".

Dopo i primi incontri con il cliente, ci siamo confrontati e abbiamo puntato sull’idea di utilizzare un filtro della serie MCS di Eaton. I filtri MCS funzionano sulla base di un principio semplice ma efficace: un alloggiamento cilindrico in acciaio inox contenente un elemento filtrante. Il liquido da filtrare entra nell'alloggiamento, scorre attraverso l'elemento filtrante dall'interno verso l'esterno ed esce dall'alloggiamento attraverso l'uscita. Durante questo processo, i solidi si depositano sulla superficie interna dell’elemento filtrante. Nelle aree di applicazione tipiche, vengono utilizzati filtri in griglia metallica a sezione cuneiforme.

"Finora, la serie MCS è stata utilizzata principalmente nei processi industriali, ad esempio nel trattamento delle acque di processo o di raffreddamento, negli stabilimenti di produzione di carta e cellulosa o alimenti e bevande", spiega Latz, descrivendo le aree di applicazione. "Per l’utilizzo in un impianto di depurazione municipale, era chiaro fin dall’inizio che avremmo dovuto sostituire la consueta unità filtrante con un elemento filtrante perforato per evitare intasamenti improvvisi dei filtri", prosegue Latz. Lui e il suo team, sulla base della dimensione del sistema installato a Bocholt e delle specifiche degli idrocicloni, hanno deciso di utilizzare un MCS-500, che permette di processare fino a 114 metri cubi all’ora e un elemento filtrante perforato con fori di 6,35 millimetri.

Pulizia automatica con un funzionamento sofisticato

"Il vantaggio principale della serie MCS è rappresentato dalla pulizia meccanica automatica", sottolinea Latz. Il processo è continuo: si misura costantemente la pressione differenziale prima e dopo il filtro. Una volta raggiunta una certa pressione, le operazioni di pulizia vengono avviate automaticamente. Un disco pulente spazza l’intera superficie dell’elemento filtrante e rimuove le particelle di sporco accumulate. Nella stessa fase, lo sporco accumulato viene indirizzato verso un punto di raccolta. Quando questo raggiunge la sua capacità massima, si apre una valvola di scarico e la sporcizia viene scaricata in modo estremamente concentrato.

"Il disco di pulizia in totale impiega soli cinque secondi per ogni passaggio", spiega Latz. Nell’impianto di trattamento delle acque reflue di Bocholt sono necessari solo una o due operazioni di pulizia automatica all’ora, per un totale di pochi minuti al giorno. "Rispetto alla tecnologia precedente, questo rappresenta già un enorme risparmio", sottolinea Latz. "Inoltre, se si considera che la precedente pulizia manuale è stata sostituita da una soluzione completamente automatica, appare ovvio che il risultato sia notevolmente superiore."

Per poter adottare l’unità di filtrazione con pulizia automatica per questa applicazione, era necessario apportare una modifica importante: l’attuatore del sistema di pulizia è una soluzione speciale Eaton. "Nei processi di trattamento dei fluidi, l’impiego di un attuatore lineare con cilindri ad accoppiamento magnetico non era mai stato tentato prima", ricorda Latz. "Pertanto, abbiamo collaborato con un fornitore esperto nello sviluppo di una soluzione che avesse superato test approfonditi e offrisse un funzionamento affidabile".

Risultato: Facilità d’uso e soddisfazione dei dipendenti

Questo sistema mostra i suoi punti di forza soprattutto quando viene impiegato nell’impianto di trattamento delle acque reflue di Bocholt: priva di guarnizioni dinamiche, l’unità filtrante è completamente a tenuta stagna e garantisce un funzionamento continuativo, senza interruzioni. Inoltre, il design favorisce una facile manutenzione e consente di risparmiare sui costi operativi, oltre a semplificare le operazioni di routine. "L’MCS-500 è facilmente riparabile senza l’uso di attrezzi speciali", spiega Latz. "L’unità di filtrazione può essere completamente smontata e rimontata in soli cinque minuti", aggiunge. Durante la fase di progettazione, gli ingegneri Eaton hanno tenuto a mente anche l’ergonomia del prodotto: grazie all’inclinazione di 45°, il filtro può essere smontato senza bisogno di un braccio meccanico. Inoltre, la filtrazione in linea permette che l’ingresso e l’uscita si trovino allo stesso livello, evitando la necessità di ulteriori tubazioni ingombranti durante l’installazione.

L’MCS-500 è stato utilizzato con successo sin dalla sua installazione a Bocholt e garantisce condizioni stabili nel processo, costi di manutenzione notevolmente inferiori e una riduzione della possibilità che i dipendenti entrino in contatto con le acque reflue. "Dopo numerosi test e lunghi periodi di utilizzo in condizioni operative regolari, la nostra esperienza è stata costantemente positiva", conferma Andreas Wehren, Responsabile delle operazioni presso l’impianto di trattamento delle acque reflue della ESB. "Grazie all’installazione del filtro, non abbiamo più alcun guasto nel sistema idrociclonico", un prerequisito fondamentale per il funzionamento ottimale ed efficiente dell’intero processo di trattamento delle acque reflue. Poiché l’unità filtrante può essere azionata in modo completamente automatico, è stata integrata nel sistema di controllo del processo dell’impianto di trattamento delle acque reflue così che tutti i parametri possano essere recuperati centralmente, in qualsiasi momento.

Wehren è particolarmente soddisfatto della collaborazione con gli esperti di filtrazione di Eaton. "Siamo rimasti molto soddisfatti della comunicazione tra i partner, specialmente durante la fase di collaudo", rricorda Wehren e aggiunge: "Nella transizione dalla fase di collaudo all’acquisto del sistema, l’intero processo si é svolto molto facilmente".

Gli aspetti che consentono di raggiungere gli obiettivi climatici sono ovunque: nell'industria, presso i consumatori e nei comuni. Con l’ammodernamento del suo impianto di trattamento delle acque reflue, che hanno garantito un grande risparmio energetico, la città di Bocholt ha compiuto un enorme passo nell’assumersi la propria responsabilità ambientale come comune, con una notevole riduzione dell’impatto ambientale delle sue municipalizzate. In quest’ottica, la soluzione Eaton offre un contributo indispensabile grazie a una filtrazione affidabile ed efficiente nella fase di prefiltrazione delle acque reflue.