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12/01/2022

Cambio del proceso de estabilización de fangos de vía aerobia a anaerobia



 
Cada vez son más los municipios que se esfuerzan por optimizar el tratamiento de las aguas residuales en sus respectivas depuradoras para que este sea más eficiente desde el punto de vista energético.
 

 
En general, se distingue entre la optimización energética y la ampliación de la capacidad de la depuradora. Es posible ampliar la capacidad de la depuradora creando una nueva etapa biológica, pero es contraproducente en términos de optimización energética, ya que una etapa adicional de tratamiento biológico requeriría una cantidad considerable de energía de aireación adicional. Esta medida también aumenta los costes de gestión.
 
La variante más razonable energéticamente de un saneamiento de pequeñas plantas en el rango de 10.000-20.000 h-e suele ser un cambio del proceso de estabilización de los fangos por vía aerobia a anaerobia.
 
Este cambio hace necesario integrar en el sistema tanto de una etapa de tamizado fino como un digestor para la estabilización anaeróbica de los fangos.
 
Hasta ahora, se ha señalado en la bibliografía que una implantación económicamente rentable de un digestor solo tiene sentido para tamaños de ampliación superiores a 20.000 h-e. A la vista del aumento de los costes energéticos y de los costes de gestión, este enfoque ha cambiado fundamentalmente.
 


Cambio del proceso aerobio a anaerobio

 
El cambio económico de la estabilización de fangos por vía aerobia a anaerobia no solo incluye un mejor diseño económico del digestor, sino también la forma de eliminar el carbono orgánico en el tratamiento biológico.
 
En cuanto a la eliminación de sustancias tóxicas biológicas, el tamiz LIQUID de HUBER es la opción más económica si se compara con un decantador primario tradicional, como han demostrado numerosos estudios de viabilidad y conceptos implementados.
 
 
 
 
La rentabilidad de la digestión anaerobia depende esencialmente de la forma constructiva del digestor. En general, se distingue entre digestores de hormigón, silos de acero atornillados con cámara inferior, silos de hormigón atornillados con tolva de hormigón y silos de acero soldado. Sin embargo, no solo la forma constructiva influye en la rentabilidad, sino que también lo hace la gestión del propio proceso de digestión.
 
En comparación con el digestor normalmente mixto, en el proceso de «digestión de 2 fases» el digestor funciona con un desplazamiento hidráulico o un apilamiento desde abajo a arriba. Este modo de funcionamiento significa que no hay deslizamiento de sustrato fresco y se consigue un aumento de la producción de gas de hasta el 20 % en comparación con los digestores convencionales de mezcla permanente.
 
Otra ventaja del desplazamiento hidráulico en comparación con un digestor con mezcla (agitador) es que se puede conseguir un ahorro de 3-10 W/m³. Debido a este control del proceso sin mezcla, condicionado por un cumplimiento de las fases de reposo, es posible un enriquecimiento y concentración de los microorganismos necesarios, lo que contribuye a un aumento de la producción de gas.
 
Para la eficiencia económica de un posible proceso de conversión de estabilización de fangos por vía aerobia a anaerobia son decisivos tanto los costes de energía como el nivel de costes de gestión.
 
En el caso de las plantas de tratamiento de aguas residuales con una fase de expansión de 15.000-25.000 h-e, habría que destinar al menos 200.000 euros al año a gastos de electricidad y gestión de residuos.
 
Además, se investigan las conclusiones sobre la producción de biogás y la deshidratación de los fangos mediante curvas de rendimiento de gas. Si la comparación entre el estado original de la depuradora y el cambio del sistema a estabilización por vía anaerobia de los fangos supone un ahorro de al menos 50.000 euros, se recomienda continuar con el proceso de planificación por vía aerobia a anaerobia.
 


Ventajas de la digestión

 
Se resumen a continuación las ventajas de la digestión en dos fases:
 
  • Tiempo de residencia de 10 a 14 días.
  • Sin energía de circulación. (potencial de ahorro: 3-10 W/m³)
  • Aumento de la producción de gas. (hasta un 20 % en comparación con los sistemas mixtos)
  • Espacio de montaje pequeño.
  • Costes de inversión reducidos.
  • Construcción de acero inoxidable totalmente soldada. (variante preferida: silo de acero soldado)

 
 
En la imagen anterior se muestra cada una de las variantes de la digestión de dos fases. El volumen corresponde en cada variante a 200 m³ con alturas de construcción de 8 a 22 m.
 
Debido a la menor vida útil de los depósitos atornillados, el tipo de construcción «silo de acero soldado» con subespacio resulta ser la variante más económica. Las otras variantes mostradas son un 5-10 % más caras.
 
La selección del sistema de digestor y los costes de inversión asociados son un criterio importante a la hora de solicitar subvenciones. En cuanto al cumplimiento de los valores de vertido, es necesario coordinarse con la autoridad de aguas competente.
 
En cuanto a la financiación, según las directivas municipales de 2020 se deduce que se subvenciona el 40% de los costes subvencionables. El requisito previo para solicitar financiación es la presentación de un estudio de viabilidad. Al tratarse de una financiación del FEDER, esta ayuda puede combinarse con la directiva municipal.
 
 
 

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