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Gerenciamento de fosfato em capturas de rios rurais

Bryony Bowman, Engenheiro de Processo Sênior da United Utilities, discute o impulso para melhorar a qualidade da água em nossos rios e explora um projeto piloto inovador no rio Petteril em Cumbria, que pode alcançar melhores níveis de redução de fosfato do que os processos tradicionais de tratamento de águas residuais sozinhos.

arqueiro bryony

Bryony Bowman, Engenheiro de Processo Sênior da United Utilities

A directiva-quadro sobre a água estabelece uma ambição de alcançar o status de "bom ecológico" em todos os rios da Inglaterra e do País de Gales pela 2027. Um rio saudável pode nos fornecer uma série de benefícios, e a água limpa é apenas uma parte disso. A própria bacia hidrográfica do rio nos fornece gerenciamento de inundações, produzidas a partir da agricultura, biodiversidade e cenário para manter-nos aptos no corpo e na mente.

Atualmente, apenas um pequeno número atinge este objetivo, sendo as concentrações de fósforo o motivo predominante de um rio ser de status moderado ou pobre. A presença de fósforo pode levar à eutrofização e a flores de algas que afetam os peixes e os animais selvagens pelo esgotamento dos níveis de oxigênio dentro do rio. Então, de onde vem o fósforo? Encontra-se em sabões e detergentes, fertilizantes, bem como resíduos humanos e animais. Dependendo da bacia hidrográfica, a proporção de fósforo de cada fonte irá variar: nas bacias rurais, a quantidade de fósforo proveniente de fontes da indústria não aquosa pode ser ignifitiva.

Antes do período atual de investimento da indústria da água (AMP6), as permissões de fósforo foram conduzidas pela Direção de Tratamento de Águas Residuais Urbanas que se concentra em grandes locais em ambientes urbanos. Sob esta diretiva, os sites com um equivalente de população inferior a 10,000 não teriam permissão de fósforo. A directiva-quadro sobre a água conduziu a um maior foco no fósforo nas bacias rurais e resultou em um número crescente de pequenos trabalhos de tratamento de águas residuais com permissões de fósforo.

A modelagem da qualidade da água do rio pode prever permissões menores que o P total de 0.1mg / l em trabalhos muito pequenos, a fim de alcançar o status de "bom" no curso de água. Esse é um padrão viável? Estudos recentes da indústria em níveis alcançáveis ​​de remoção de fósforo em trabalhos de tratamento de águas residuais estabeleceram um padrão de fósforo total de 0.25mg / l como o limite tecnicamente mais viável.

No entanto, as tecnologias utilizadas para atender a este padrão foram desenvolvidas para aproveitar as economias de escala e, portanto, focadas em instalações maiores e urbanizadas de tratamento de águas residuais. Uma vez reduzida a pequenas obras com um equivalente de população inferior a 1000, essas tecnologias deixam de oferecer um benefício de custo. Então, como podemos melhorar a qualidade do rio nessas bacias rurais?


A abordagem convencional para o gerenciamento de fosfatos


As abordagens convencionais de remoção de fósforo das águas residuais concentraram-se em intervenções em trabalhos de tratamento de águas residuais que seguiram uma rota de remoção biológica ou química. Essas abordagens envolvem grande engenharia civil e são processos intensivos em energia ou químicos. A remoção biológica de fósforo não é praticamente viável em pequenos trabalhos de tratamento rural, deixando o tratamento químico como método viável de remoção.

A remoção química de fósforo envolve o adicional de coagulantes de sais metálicos para esgoto em bruto, os íons metálicos formam um precipitado de fósforo que é então removido através da solução no tratamento primário. A ação da adição de coagulante consome alcalinidade presente nas águas residuais, o que é particularmente preocupante em áreas de água macia, como Cumbria.

A introdução de produtos químicos para pequenas obras rurais também tem implicações no número de movimentos de veículos necessários para entregas químicas; Isso também pode levar a preocupações em torno de rotas de acesso que podem não ser adequadas para entregas freqüentes. A adição de produtos químicos a um site leva a requisitos adicionais em termos de abastecimento de água para chuveiros de segurança e maior freqüência de visitas à equipe do site.

Esta é realmente a melhor maneira de enfrentar o problema, especialmente em uma área rural? Estamos engordando a solução - usando uma marreta para quebrar uma porca? Estamos criando ativos caros e deixando um legado de grandes custos operacionais futuros para nossos clientes?

rio petteril

Figura 1: O rio Petteril em Cumbria

Como isso pode oferecer benefícios maiores?

A United Utilities criou um estudo de caso em torno do rio Petteril em Cumbria para entender os problemas a serem enfrentados nas bacias rurais e desenvolver uma abordagem alternativa para melhorar a qualidade do rio. Com base no trabalho de parceria, irá entregar intervenções mais eficazes e reduzir o peso dos custos de investimento nos clientes.

O rio Petteril começa em Motherby perto de Penrith e flui para o norte através de terras agrícolas e comunidades rurais até se juntar ao rio Eden em Carlisle. Existem operações de tratamento de águas residuais da 10 ao longo do curso, os desbordamentos de drenagem combinados 10 e as estações de bombeamento de águas residuais 12. Há também mais do que fazendas 100, numerosas fossas sépticas privadas e uma estação de serviço de auto-estrada.

estratégia integrada de captação

Figura 2: abordagem de parceria adotada como parte da estratégia de Catarros Integrados

De acordo com a Agência de Meio Ambiente, a maioria do fósforo no rio Petteril é de ativos da indústria não-hidráulica. Por isso, ficou claro que era necessária uma abordagem não tradicional para obter benefícios tangíveis na qualidade da água do rio. Queríamos ver como as soluções de tratamento inovadoras e as soluções de captação poderiam fornecer uma opção melhor na rodada. Para melhorar a nossa compreensão do rio Petteril realizamos amostragem e modelagem de captação para determinar onde as intervenções efetivas poderiam ser feitas.

Temos experimentado métodos de tratamento inovadores em uma das instalações de tratamento de águas residuais na bacia hidrográfica de Petteril. Isso envolve o uso de meios reativos para proporcionar uma redução sustentável do fósforo sem dosagem química ou níveis significativos de consumo de energia. A mídia captura o fósforo em uma forma de biodisponibilidade de liberação lenta, abrindo oportunidades para reciclar isso para pousar como uma alternativa ao fertilizante convencional. Os resultados têm sido encorajadores e mostram que o nível requerido de redução de fósforo pode ser alcançado por este processo de tratamento sem a necessidade de adição química.

meios reativos

Figura 3: Um exemplo de mídia reativa que foi testada

As intervenções focadas unicamente nas obras de tratamento de águas residuais abordarão estas descargas de fontes pontuais, no entanto, esta foi a fonte de menos de um terço do fósforo que entra no rio Petteril. Também são necessárias intervenções que reduzam outras fontes de fósforo dentro da bacia hidrográfica.

É aqui que construímos as melhores práticas e estudos de caso de outras partes da nossa região. Desde a 2005 lideramos uma série de projetos baseados em captações, todos visando manter o gado fora dos cursos d'água, reduzindo a adição de nutrientes do córrego e ajudando a manter melhorias nas águas balneares locais.

Através do projeto Petteril, trabalhando com parceiros como a Agência do Meio Ambiente, o Eden Rivers Trust e a Câmara Municipal de Carlisle, estamos recebendo o buy-in para reunir todas essas idéias em uma abordagem com múltiplos benefícios.

E o que isso significa para nossos clientes? O custo original de instalar e operar a tecnologia tradicional de remoção de fosfato em todos os nossos ativos ao longo do Petteril teria perdido a maior parte do problema. O custo da estratégia integrada de gerenciamento de captação vem em um custo significativamente menor e abordará o fósforo em toda a bacia hidrográfica, também pode haver benefícios adicionais ao diminuir o fluxo de águas da inundação e reduzir o risco para os poços de abastecimento de água. Este é o início de um esquema piloto de três anos, mas mostra como trabalhar em parceria pode trazer melhorias exponenciais.

O atual plano do ano 25 da DEFRA estabelece "ser a primeira geração a deixar o ambiente em melhor estado do que achamos". Parte de sua abordagem, "Pioneer", agrupa diferentes agências para enfrentar os desafios ambientais de uma nova maneira, obtenha os melhores resultados possíveis para o menor custo.

Nós vamos compartilhar o que aprendemos com o projeto Petteril com a Pioneer, para ajudar a moldar a política ambiental do Reino Unido nos próximos anos.

Bryony Bowman, Engenheiro de Processo Sênior da United Utilities, discute o impulso para melhorar a qualidade da água em nossos rios e explora um projeto piloto inovador no rio Petteril em Cumbria, que pode alcançar melhores níveis de redução de fosfato do que os processos tradicionais de tratamento de águas residuais sozinhos.

A directiva-quadro sobre a água estabelece uma ambição de alcançar o status de "bom ecológico" em todos os rios da Inglaterra e do País de Gales pela 2027. Um rio saudável pode nos fornecer uma série de benefícios, e a água limpa é apenas uma parte disso. A própria bacia hidrográfica do rio nos fornece gerenciamento de inundações, produzidas a partir da agricultura, biodiversidade e cenário para manter-nos aptos no corpo e na mente.

Atualmente, apenas um pequeno número atinge este objetivo, sendo as concentrações de fósforo o motivo predominante de um rio ser de status moderado ou pobre. A presença de fósforo pode levar à eutrofização e a flores de algas que afetam os peixes e os animais selvagens pelo esgotamento dos níveis de oxigênio dentro do rio. Então, de onde vem o fósforo? Encontra-se em sabões e detergentes, fertilizantes, bem como resíduos humanos e animais. Dependendo da bacia hidrográfica, a proporção de fósforo de cada fonte variará: nas coberturas rurais, a quantidade de fósforo proveniente de fontes da indústria não aquosa pode ser significativa.

Antes do período atual de investimento da indústria da água (AMP6), as permissões de fósforo foram conduzidas pela Direção de Tratamento de Águas Residuais Urbanas que se concentra em grandes locais em ambientes urbanos. Sob esta diretiva, os sites com um equivalente de população inferior a 10,000 não teriam permissão de fósforo. A directiva-quadro sobre a água conduziu a um maior foco no fósforo nas bacias rurais e resultou em um número crescente de pequenos trabalhos de tratamento de águas residuais com permissões de fósforo.

A modelagem da qualidade da água do rio pode prever permissões menores que o P total de 0.1mg / l em trabalhos muito pequenos, a fim de alcançar o status de "bom" no curso de água. Esse é um padrão viável? Estudos recentes da indústria em níveis alcançáveis ​​de remoção de fósforo em trabalhos de tratamento de águas residuais estabeleceram um padrão de fósforo total de 0.25mg / l como o limite tecnicamente mais viável. No entanto, as tecnologias utilizadas para atender a este padrão foram desenvolvidas para aproveitar as economias de escala e, portanto, focadas em instalações maiores e urbanizadas de tratamento de águas residuais. Uma vez reduzida a pequenas obras com um equivalente de população inferior a 1000, essas tecnologias deixam de oferecer um benefício de custo. Então, como podemos melhorar a qualidade do rio nessas bacias rurais?

A abordagem convencional

As abordagens convencionais de remoção de fósforo das águas residuais concentraram-se em intervenções em trabalhos de tratamento de águas residuais que seguiram uma rota de remoção biológica ou química. Essas abordagens envolvem grande engenharia civil e são processos intensivos em energia ou químicos. A remoção biológica de fósforo não é praticamente viável em pequenos trabalhos de tratamento rural, deixando o tratamento químico como método viável de remoção.

A remoção química de fósforo envolve o adicional de coagulantes de sais metálicos para esgoto em bruto, os íons metálicos formam um precipitado de fósforo que é então removido através da solução no tratamento primário. A ação da adição de coagulante consome alcalinidade presente nas águas residuais, o que é particularmente preocupante em áreas de água macia, como Cumbria.

A introdução de produtos químicos para pequenas obras rurais também tem implicações no número de movimentos de veículos necessários para entregas químicas; Isso também pode levar a preocupações em torno de rotas de acesso que podem não ser adequadas para entregas freqüentes. A adição de produtos químicos a um site leva a requisitos adicionais em termos de abastecimento de água para chuveiros de segurança e maior freqüência de visitas à equipe do site.

Esta é realmente a melhor maneira de enfrentar o problema, especialmente em uma área rural? Estamos engordando a solução - usando uma marreta para quebrar uma porca? Estamos criando ativos caros e deixando um legado de grandes custos operacionais futuros para nossos clientes?

Como isso pode oferecer benefícios maiores?

TALITA - IMAGEM 1 AQUI POR FAVOR
Figura 1: O rio Petteril em Cumbria

A United Utilities criou um estudo de caso em torno do rio Petteril em Cumbria para entender os problemas a serem enfrentados nas bacias rurais e desenvolver uma abordagem alternativa para melhorar a qualidade do rio. Com base no trabalho de parceria, irá entregar intervenções mais eficazes e reduzir o peso dos custos de investimento nos clientes.

O rio Petteril começa em Motherby perto de Penrith e flui para o norte através de terras agrícolas e comunidades rurais até se juntar ao rio Eden em Carlisle. Existem operações de tratamento de águas residuais da 10 ao longo do curso, os desbordamentos de drenagem combinados 10 e as estações de bombeamento de águas residuais 12. Há também mais do que fazendas 100, numerosas fossas sépticas privadas e uma estação de serviço de auto-estrada.

TALITA - IMAGEM 2 AQUI POR FAVOR
Figura 2: abordagem de parceria adotada como parte da estratégia de Catarros Integrados

De acordo com a Agência de Meio Ambiente, a maioria do fósforo no rio Petteril é de ativos da indústria não-hidráulica. Por isso, ficou claro que era necessária uma abordagem não tradicional para obter benefícios tangíveis na qualidade da água do rio. Queríamos ver como as soluções de tratamento inovadoras e as soluções de captação poderiam fornecer uma opção melhor na rodada. Para melhorar a nossa compreensão do rio Petteril realizamos amostragem e modelagem de captação para determinar onde as intervenções efetivas poderiam ser feitas.

Temos experimentado métodos de tratamento inovadores em uma das instalações de tratamento de águas residuais na bacia hidrográfica de Petteril. Isso envolve o uso de meios reativos para proporcionar uma redução sustentável do fósforo sem dosagem química ou níveis significativos de consumo de energia. A mídia captura o fósforo em uma forma de biodisponibilidade de liberação lenta, abrindo oportunidades para reciclar isso para pousar como uma alternativa ao fertilizante convencional. Os resultados têm sido encorajadores e mostram que o nível requerido de redução de fósforo pode ser alcançado por este processo de tratamento sem a necessidade de adição química.

TALITA - IMAGEM 3 AQUI POR FAVOR

Figura 3: Um exemplo de mídia reativa que foi testada

As intervenções focadas unicamente nas obras de tratamento de águas residuais abordarão estas descargas de fontes pontuais, no entanto, esta foi a fonte de menos de um terço do fósforo que entra no rio Petteril. Também são necessárias intervenções que reduzam outras fontes de fósforo dentro da bacia hidrográfica.

É aqui que construímos as melhores práticas e estudos de caso de outras partes da nossa região. Desde a 2005 lideramos uma série de projetos baseados em captações, todos visando manter o gado fora dos cursos d'água, reduzindo a adição de nutrientes do córrego e ajudando a manter melhorias nas águas balneares locais. Através do projeto Petteril, trabalhando com parceiros como a Agência do Meio Ambiente, o Eden Rivers Trust e a Câmara Municipal de Carlisle, estamos recebendo o buy-in para reunir todas essas idéias em uma abordagem com múltiplos benefícios.

E o que isso significa para nossos clientes? O custo original de instalar e operar a tecnologia tradicional de remoção de fosfato em todos os nossos ativos ao longo do Petteril teria perdido a maior parte do problema. O custo da estratégia integrada de gerenciamento de captação vem em um custo significativamente menor e abordará o fósforo em toda a bacia hidrográfica, também pode haver benefícios adicionais ao diminuir o fluxo de águas da inundação e reduzir o risco para os poços de abastecimento de água. Este é o início de um esquema piloto de três anos, mas mostra como trabalhar em parceria pode trazer melhorias exponenciais.

O atual plano do ano 25 da DEFRA estabelece "ser a primeira geração a deixar o ambiente em melhor estado do que achamos". Parte de sua abordagem, "Pioneer", agrupa diferentes agências para enfrentar os desafios ambientais de uma nova maneira, obtenha os melhores resultados possíveis pelo menor custo. Vamos compartilhar o que aprendemos com o projeto Petteril com a Pioneer, para ajudar a moldar a política ambiental do Reino Unido nos próximos anos.

Informador de Indústria de Processos

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