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Desafios y optimización de potencial en la tecnología de ventilación en EDAR

02/04/2020

Desafios y optimización de potencial en la tecnología de ventilación en EDAR

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Autor: AERZEN

Blog: blog.aerzen.es


Antecedentes

 
En estos complicados días en los que vivimos, el tema de la eficiencia energética es de particular importancia para el futuro del tratamiento del agua.
 
Por un lado, los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales se enfrentan a regulaciones ambientales cada vez más estrictas, y por otro lado, tienen que contrarrestar el aumento de los precios de la electricidad a través de medidas de eficiencia. 
 
Desde Aerzen echamos un vistazo a los desafíos y al potencial de optimización, de la tecnología de ventilación. 
 


Ahorro de energía - Balance energético en EDAR

 
Se utiliza un total de alrededor de 4.400 gigavatios hora (GWh) de energía eléctrica en las aproximadamente 10.200 plantas de tratamiento de aguas residuales instaladas en Alemania, lo que corresponde a un consumo específico de 35 kWh / PE por año. Después de todo, las plantas de tratamiento de aguas residuales representan alrededor del 0,7% del consumo de electricidad en Alemania.
 
Casi todas estas plantas con proceso de aireación muestran que, la ventilación es con mucho, el consumidor más importante. Si bien la proporción del consumo total de electricidad en plantas con estabilización aeróbica de lodos es del 60 al 80%, todavía es de alrededor del 50% en plantas con digestión de lodos.
 
También hay otros consumidores de energía, pero su importancia no coincide con la del proceso de activación. 
 
Los consumidores de electricidad más importantes de un vistazo son:
 
  • Tanques de aireación – aireación.
  • Filtro de la sala.
  • Elevación de entrada.
  • Circulación del digestor.
  • Elevación intermedia.
  • Financiación de RLS.
  • Desnitrificación de circulación (DN).
  • Ventilación arena.
  • DN recirculación interna.
  • Pre-drenaje.
  • Post-drenaje.

Una mirada al promedio de consumo de energía de estos sistemas, muestra que el potencial significativo para reducir el requerimiento de energía radica, sobre todo, en la aireación del tanque de aireación y en las estaciones de bombeo que operan continuamente, como la entrada, los elevadores intermedios o la circulación interna. La ventilación de los tanques de aireación en particular juega un papel importante.

 

Consumo de energía - Medidas adicionales para aumentar la eficiencia

 
El uso de lodos de depuradora o gas de fermentación para generar energía y calor, así como aumentar la eficiencia energética de los tanques de aireación, no son las únicas medidas en el camino hacia el tratamiento del agua en el futuro.
 
Existe un potencial adicional, por ejemplo, a través de la integración de energías renovables en el sistema energético de la planta de tratamiento de aguas residuales.
 
Así es posible instalar células solares o turbinas eólicas en el sitio de las plantas de tratamiento de aguas residuales para aumentar aún más la participación de la generación propia en el consumo total de electricidad.
 
Cabe señalar, que estas medidas están sujetas a las mismas condiciones de frontera que en otros lugares y que la viabilidad económica de la inversión, depende de las condiciones imperantes, como la radiación solar local y las condiciones del viento.
 
 
 
 
El uso de colectores solares para generar calor, también es de particular interés en sistemas sin digestión de lodos, pero esto probablemente desempeñará un papel subordinado en el futuro.
 
En las plantas con estabilización aeróbica de lodos, generalmente hay un exceso de calor en el verano de todos modos, lo que significa que la medida para estas plantas de tratamiento de aguas residuales es irrelevante.
 
Otras medidas para el diseño energéticamente eficiente del tratamiento del agua en el futuro apuntan a utilizar la energía hidroeléctrica en la entrada y salida de la planta de tratamiento de aguas residuales.
 
Sin embargo, el potencial de este enfoque también es limitado porque la altura de caída disponible es baja y, la generación de energía es desproporcionada al esfuerzo.
 
Especialmente en plantas más grandes con incineración de lodos, tiene sentido usar los filtros como combustible adicional para aumentar aún más la eficiencia energética. Sin embargo el potencial de esta tecnología, está limitado por el uso de depuradores de detección, que reducen la cantidad de evaluaciones.
 


La tecnología de ventilación requerida

 
Debido al alto consumo de energía, las medidas en el campo de la aireación biológica representan una forma particularmente atractiva, de aumentar la economía. Dado que del 60 al 80% del total de energía requerida se usa para la aireación (dependiendo de la planta de tratamiento de aguas residuales), el proceso de aireación es de particular importancia en el tratamiento del agua en el futuro.
 
¿Qué sucede en un depósito? Para entender la razón del alto consumo de energía en el tanque de aireación, analizamos brevemente los procesos en el sistema de limpieza biológica.
 
Las aguas residuales mecánicamente pre-tratadas, se liberan de sustancias orgánicas disueltas, así como de fosfatos y compuestos de nitrógeno en el tanque de aireación. Esta descomposición ocurre a través de microorganismos como las bacterias, el lodo revitalizado.
 
 
 
 
Para permitir la eliminación biológica de fosfatos de las aguas residuales en el primer paso, la primera parte de la cuenca se mantiene baja en oxígeno.
 
Posteriormente, se introduce una cantidad particularmente grande de oxígeno en las aguas residuales, añadiendo el aire comprimido.
 
Con el uso de oxígeno las bacterias se multiplican rápidamente y, con la adición de un precipitado disuelto, promueven la unión del fosfato al lodo biológico. 
 
A continuación se instala en el clarificador secundario y se puede bombear nuevamente al tanque de aireación o alimentar al tratamiento de lodos. El alto consumo de energía de este proceso, está relacionado con la introducción de grandes cantidades de aire comprimido.
 


Desafíos y optimización de potencial

 
El principal desafío en la tecnología de ventilación es contrarrestar fuertes fluctuaciones dentro de los perfiles de carga y cambiar los grados de contaminación con un suministro de aire basado en las necesidades.
 
Las plantas de tratamiento de aguas residuales más antiguas, a menudo están equipadas con tecnologías de soplantes que siempre proporcionan la misma cantidad de oxígeno, independientemente de la situación, aunque esto no siempre es necesario.
 
El desafío es implementar una ventilación que satisfaga las necesidades y operar las áreas de carga parcial del perfil de carga con la mejor eficiencia posible.
 
Aerzen confía en una cartera de productos para el suministro eficiente de energía de tanques de aireación, que consta de una o más tecnologías de soplantes y se utiliza según las necesidades individuales de la planta de tratamiento de aguas residuales, respectiva.
 
Con este enfoque, siempre es posible lograr la mejor eficiencia posible y hacer un uso óptimo del potencial de ahorro.
 
La cartera consta de turbosoplantes, soplantes y compresores de lóbulos rotativos. La ventaja es obvia: cada una de las tecnologías tiene ventajas y fortalezas individuales que se pueden adaptar a los requisitos individuales. Mientras que la turbosoplante impresiona con su alta eficiencia energética en el punto de diseño, las máquinas de lóbulos rotativos impresionan con su amplia capacidad de control y su eficiencia casi constante en el rango de carga parcial.
 
Como híbrido, el compresor de lóbulo rotativo, combina las ventajas de la tecnología de soplante y compresor, en un solo sistema. Dependiendo de la aplicación, tiene sentido elegir diferentes tecnologías en combinación o elegir la tecnología más eficiente.
 
No solo se pueden instalar diferentes tecnologías, sino también diferentes tamaños. Si este enfoque también está vinculado al control inteligente de la red, existe un mayor potencial de ahorro de energía.
 
La práctica demuestra que el ahorro de energía a través de una ventilación optimizada, son considerables.
 
Por ejemplo, la planta de tratamiento de aguas residuales Rheda-Wiedenbrück pudo ahorrar 40,000 euros en costos de energía por año al instalar una turbo soplante y un Delta Hybrid de Aerzen.

 
"Hay dos formas de difundir la luz, ser la vela o ser le espejo que la refleja"
 
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