Північна станція очистки стічних вод Мемфіса є однією з двох, якими володіє, і які експлуатує муніципалітет. Станція щоденно обробляє 321,7млн. літрів стоку – більшу частину стічних вод міста. Значна частина енергії у процесі очистки витрачається на аерацію тридцяти великих резервуарів з неочищеними водами та активними мікроорганізмами. З 3,5млн. доларів, які станція щорічно сплачувала за електроенергію, 80% можна було віднести за рахунок безперервної роботи двох відцентрових повітродувок у 5000 кінських сил кожна, які постачали повітря до дна аеротенків на стадіях контактної стабілізації, повторної аерації, та аеробного зброджування у процесі біохімічної очистки стічних вод.
Основні економічні показники проекту:

Автоматизована система управління аерацією у перший рік допомогла скоротити споживання енергії повітродувками більш ніж на 17% і заощадити понад 700тис. доларів вартості електроенергії.

Період простої окупності склав приблизно шість тижнів.

Було написано комп’ютерну програму, яка погодинно моделювала аспекти подачі повітря у процесі очистки і зосереджувалася навколо робочих характеристик повітродувок, складених на основі вимірювань. Як показало вивчення моделі, ефективність використання енергії можна покращити, якщо внести зміни в схему управління подачею повітря та регулювання тиску в системі.

Зрештою, необхідна об’ємна швидкість потоку повітря визначається біохімічною потребую у кисні. Для реєстрації даних повітряного потоку в аеротенках застосували з’єднані з комп’ютером автоматичні датчики. Вміст розчиненого кисню періодично вимірювали шляхом ручного зондування. Коли вимірювання вказували на необхідність збільшення чи зменшення подачі повітря, оператор відповідним чином регулював уставку об’ємної швидкості потоку.

Регулювання обсягів подачі повітря відбувалося двома шляхами. Кожний аеротенк має приводний клапан, і кожна повітродувка має приводні вхідні лопатки. При нескінченій кількості комбінацій позицій цих пристроїв, за їхньою допомогою можна було б досягти подачі бажаних обсягів повітря, але кожна комбінація мала відмінну ефективність використання енергії, а отже й відмінні енергетичні потреби. На практиці нова установка об’ємної швидкості повітря змушувала клапани аеротенку відкриватися чи закриватися, а окрема система регулювала положення вхідних лопаток повітродувок – причому без будь-якої взаємозалежності між першим і другим. Тому більшість часу конфігурація всієї системи з точки зору ефективності не була оптимальною. Не сприяв ефективності і періодичний характер проведення замірів вмісту розчиненого кисню. Багато разів подачу повітря можна було б скоротити відповідно до змін у якості чи обсязі стічної води, що надходила на станцію, якби реєстрація цих змін і відповідне реагування здійснювалися в автоматичному режимі.

З цією метою було розроблено програму AEROPT, яку встановили на мікрокомп’ютер, з’єднаний з існуючим комп’ютером системи. Програма безперервно стежить за даними автоматичної реєстрації вмісту розчиненого кисню, згідно з якими видає команди для встановлення оптимальної конфігурації всіх пристроїв регулювання подачі повітря. AEROPT[2] забезпечує надійне управління всіма елементами процесу біохімічної очистки стічних вод, при цьому заощаджуючи енергію навіть краще, ніж це очікувалося. Об’ємна швидкість потоку повітря була зменшена з 104м3/с до 85м3/с, а тиск повітродувок – з 0,50бар до 0,44бар. Загальна ж якість очистки стічних вод залишилася на тому ж рівні, що й раніше, чи навіть покращилася.

Додаткової економії енергії на станції досягли за рахунок виявлення та ремонту кількох місць витоку повітря та усунення пошкоджених шумоглушників біля випуску повітродувок, які спричиняли надмірні падіння тиску у системі. Також були встановлені регулятори нічного режиму роботи системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря і більш економічні світильники.[3]

Дані про фактичне споживання електроенергії за календарний рік, що передував модернізації, отримали з рахунків за електроенергію. Ці дані порівняли з даними про споживання за два роки після реалізації проекту. За перші 12 місяців після модернізації зекономлено приблизно 16,5млн.кВт·год. (5,934·1010кДж) електроенергії, завдяки чому заощаджено близько 710тис. доларів. Споживання енергії у наступні 12 місяців було майже ідентичним, підтримуючи заощадження на рівні 17%. За оцінкою, приблизно 600тис. доларів з цих заощаджень можна віднести за рахунок застосування програми AEROPT, а решту – за рахунок інших удосконалень. Вартість цього проекту складала 75тис. доларів, а отже період простої окупності склав 1,3 місяця. Автоматизована система виявилася дуже надійною і не вимагала додаткових витрат на експлуатацію та технічне обслуговування.

Ця станція у Мемфісі є однією з небагатьох дуже великих станцій очистки стічних вод у Сполучених Штатах, і тому майже миттєву окупність не можна вважати типовою. Станція унікальна за своїм розміром, але її система змінної витрати повітря є аналогічною системам, які широко застосовуються на водоочисних об’єктах. На більшості сучасних станцій понад 50% споживаної енергії витрачається на систему аерації, і комп’ютерна оптимізація процесу була б застосовною незалежно від типу системи.

[1] Джерело: www.caddet-ee.org; організація-господар: Муніципалітет Мемфіса).

[2] Програма AEROPT забезпечує економію енергії кількома шляхами. ( Вона послідовно та надійно підтримує необхідну концентрацію розчиненого кисню в аеротенках. (Раніше єдиними установками, які час від часу вводилися вручну, були обсяги повітря.) Коли потік стічних вод зменшується, автоматично зменшується й подача повітря, не допускаючи підвищення концентрації розчиненого кисню, що зазвичай спостерігалося раніше. ( Згідно з емпіричним правилом, яким користуються на багатьох станціях, хороші умови біохімічної очистки забезпечуються при вмісті розчиненого кисню 2млн.- Як показали експерименти на цій станції, процес добре йде при рівнях від 0,7млн.-1 до 1,5млн.-1, що дозволяє ще більше зменшити подачу повітря. ( У попередніх дослідженнях була експериментально продемонстрована можливість поліпшити аеробне зброджування, якщо повністю припиняти подачу повітря впродовж третини – половини часу. За допомогою програми AEROPT були проведені експерименти з циклічністю, які показали, що метантенки можна експлуатувати без повітря третину часу.

[3] Крім цього, споживання енергії повітродувками можна було б скоротити шляхом автоматичного регулювання приводних налагоджувальних клапанів у кожного резервуара і приводних вхідних лопаток у кожної повітродувки для отримання оптимальної енергозберігаючої конфігурації, яка б негайно реагувала і забезпечувала компенсацію при змінах у процесі.