Aprovechamiento energético de los lodos de PTAR como residuos de manejo especial

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1 Aprovechamiento energético de los lodos de PTAR como residuos de manejo especial M.C. Constantino Gutiérrez Palacios Guadalajara 22 de Noviembre de vo Foro de Avances y Perspectivas Ambientales de Jalisco

2 Contenido 1. Introducción. 2. Conceptos básicos. 3. Experiencias internacionales. 4. Experiencias nacionales. 5. Conclusiones. 2

3 1. Introducción En la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos (LGPGIR) se clasifican a los residuos como: Peligrosos, Sólidos Urbanos y de Manejo Especial. Dentro de éstos últimos se encuentran los lodos provenientes del tratamiento de las aguas residuales 3

4 LGPGIR, ARTÍCULO 19, INCISO V LODOS PROVENIENTES DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: Son residuos de manejo especial, salvo cuando se trate de residuos considerados como peligrosos en esta Ley y en las normas oficiales mexicanas correspondientes.

5 2. Conceptos básicos LODOS: Sólidos con contenido variable de humedad, proveniente del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de las plantas potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales, que no han sido sometidos a procesos de estabilización..

6 Conceptos básicos BIOSÓLIDOS: Los que han sido sometidos a procesos de estabilización y que por su contenido de materia orgánica, nutrientes y características adquiridas después de su estabilización, pueden ser susceptibles de aprovechamiento.

7 Biosólidos de plantas de tratamiento de aguas Lodos que han sido sometidos a procesos de estabilización y que por su contenido de materia orgánica, nutrientes y características adquiridas después de su estabilización, puedan ser susceptibles de aprovechamiento. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO LODOS PROVENIENTES DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES LEY GENERAL PARA LA PREVENCIÓN Y GESTIÓN INTEGRAL DE LOS RESIDUOS, ARTÍCULO 19, INCISO V

8 Tratamiento de las aguas residuales Procesos para el tratamiento del agua residual: Físicos Químicos Biológicos aerobios y anaerobios Sistemas naturales Todas las PTAR deberían tener tratamiento de lodos y zona de disposición de biosólidos, sin embargo en México la mayoría de las plantas no cuenta con sistemas de tratamiento de lodos. La NOM-004-SEMARNAT-2002 establece las especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final.

9 Tratamiento de lodos residuales Es el sometimiento de los lodos a operaciones unitarias y a procesos químicos o biológicos para modificar la concentración de contaminantes como: Organismos patógenos, metales pesados, DBO 5, a niveles aceptables. 9

10 Objetivos del tratamiento de lodos Reducir El volumen (reducción de humedad) para tener un mejor manejo El contenido de materia orgánica presente (estabilización) La concentración de metales pesados La concentración de organismos patógenos Obtener biogás 10

11 Procesos de tratamiento de lodos residuales Térmicos: Destinados a la destrucción de lodos. Incineración Vitrificación Congelamiento Cristalización Oxidación por aire húmedo Ceramización

12 Procesos de tratamiento y aprovechamiento de lodos y biosólidos Fuente USEPA

13 Procesos biológicos Aerobios Con la utilización de Oxígeno para la estabilización de la materia orgánica

14 Procesos biológicos Anaerobios Sin la utilización de Oxígeno para la estabilización de la materia orgánica

15 Procesos de estabilización biológica Digestión anaerobia: Degradación de la materia orgánica sin presencia de oxígeno, hasta su estabilización y libre de olores desagradables. Las temperaturas alcanzan C, con lo que se logra la destrucción de organismos patógenos. Ventajas: Reducción de 25%-45% de sólidos totales Biogás aprovechable por energía Lodo mejorador de suelo Desventajas Costos de inversión altos Altos TRH Baja experiencia en México

16 Normatividad para el aprovechamiento de lodos

17

18

19 Aprovechamiento de los lodos digeridos Aplicación como mejorador del suelo Como material de relleno Fabricación de tabiques Cobertura de residuos en rellenos sanitarios Obtención de biogás para aprovechamiento energético 19

20 Tratamiento para la obtención de biogás: Digestión anaerobia La digestión anaerobia es una serie de procesos en los que los microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno, que se utiliza para fines industriales o domésticas para gestionar los residuos y / o para liberar energía. 20

21 Diagrama de flujo típico

22 3. Experiencias internacionales (Ejemplos) Alemania En Leverkusen existe una planta de tratamiento de aguas residuales industriales que produce 20,000 ton de lodos al año y genera biogás 22

23 Diagrama de flujo 23

24 Inglaterra En una planta de digestión anaerobia que se utiliza para descomponer los lodos de las aguas residuales y producir biogás, mediante el proceso metabólico de descomposición de la materia orgánica sin la presencia del oxigeno del aire. En un pueblo cercano a Oxford, y provee de gas natural a 200 hogares: el proceso completo, desde que se tira de la cadena hasta que se utiliza el gas producido por el desecho, tarda 20 días. Fuente 24

25 Estados Unidos Una planta en Ina Road en Arizona, trata aproximadamente 35 MGD de aguas residuales. La instalación utiliza seis motores de combustión interna que generan aproximadamente 2,5 MW de electricidad y energía térmica que se utiliza para el agua caliente, agua fría, calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), y para operar los digestores anaerobios. Mediante la utilización de biogás, la planta no paga más de USD 0.05/kilowatt-hour (kwh), lo que se compara muy favorablemente con el promedio local de USD 0,08 a $ 0.11/kWh. 25

26 4.Experiencias nacionales, México En el 2009 CONAGUA reportó: 631 plantas potabilizadoras, que tratan m 3 /s. Con datos del 2002, yo estimo que la producción promedio de lodo es de 0,53 m 3 /s en base húmeda (47.7 m 3 /día) 2,029 plantas de tratamiento de aguas residuales en operación. Se trataron 88.1 m³/s, es decir el 42% de los m³/s recolectados en los sistemas de alcantarillado. En 2000, se estimó que la producción de lodos en las 140 ciudades del país mayores a 50,000 habitantes sería aproximadamente de 640,000 toneladas en base seca por año (CNA, 2000).

27 PTAR Atotonilco Es una planta que está en construcción y que tratará la mayor parte de las aguas residuales de la Ciudad de México. Está ubicada en el municipio de Atotonilco de Tula, Hidalgo. Tendrá capacidad para tratar 23 metros cúbicos por segundo durante el estiaje (mediante proceso convencional) y un modulo adicional (mediante proceso físico-químico) para tratar 12 metros cúbicos por segundo en época de lluvias. 27

28 Con el aprovechamiento del metano se pretende que la planta tratadora sea autosuficiente en sus necesidades de electricidad. La inversión total de esta magna obra hidráulica será de 10 mil 22 millones de pesos, de los cuales el Fondo Nacional de Infraestructura (Fonadin) aportará 4 mil 599 mdp, y el capital restante provendrá de la iniciativa privada. Fuente: 28

29 29

30 Procesos de tratamiento PTAR Atotonilco Fuente: 30

31 Datos técnicos de la oferta ganadora 31

32 5. Conclusiones 1. Técnicamente es factible producir energía eléctrica a través de la digestión anaerobia de las aguas y los lodos residuales de las plantas de tratamiento 2. La cantidad de energía que se genera es aprovechada principalmente en las mismas plantas 3. Comparado con otros sistemas de producción de biogás como: fracción orgánica de residuos sólidos, estiércol de ganado y de la agricultura, es menos redituable 4. Es conveniente la participación de la iniciativa en este sector 32

33 33

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