Oportunitats d estalvi energètic lligades al procés de tractament, la selecció d equipaments i les estratègies d explotació d EDAR

Transcripción

1 Oportunitats d estalvi energètic lligades al procés de tractament, la selecció d equipaments i les estratègies d explotació d EDAR IV JORNADES TÈCNIQUES DE GESTIÓ DE SISTEMES DE SANEJAMENT D AIGÜES RESIDUALS: ENERGIA I SANEJAMENT Ian Trillo Fox 1 i Jordi Robusté 2 1 ASESORIA TÉCNICA Y CONTROL, SA 2 AGENCIA CATALANA DE L AIGUA 1 d Abril de 2009

2 CONTINGUT DE LA PRESENTACIÓ 1. Consum Energètic a les EDARs 2. Opcions Estalvi Energètic 2.1. Tecnologies Alternatives 2.2. Recuperació Energètica 3. Reducció Consums 3.1. Accions Associades Disseny EDARs 3.2. Accions Associades Explotació 2

3 1. Consum Energètic en EDARs El consum energètic es funció de diversos factors com càrrega, dimensió, tipus tractament, grau saturació etc... El cost associat al consum energètic és del 15-30% sobre el cost total d explotació. - Bombaments - Agitadors On es genera el consum energètic? - Accionament ponts rascadors - Subministrament aire - Deshidratació fangs - Enllumenat -Altres 3

4 1. Consum Energètic en EDARs Distribució del consum energètic en funció de la mida de la EDAR* Població Nº Població Cost total Consum Consum Consum/any Cost energia % cost Cost total Cost energia hab eq EDARs hab eq M /any MkWh/any % kwh/hab eq M /any energia/total /hab eq/any /hab eq (1) > (2) (3) (4) (5) < TOTAL Distribució consum energètic (%) Consum especific(kwh/hab-eq/any *(S ha utilitzat com a referència les 115 EDARs de les zones Pirineus i Llobregat-Foix) 4

5 1. Consum Energètic en EDARs Distribució del consum energètic per equips o processos * % Consumo Kwh/d % Consumo Kwh/d Decantació primaria Bombament fangs primaris Varios Tamissat pretractament Espessiment fangs Dessorrador desgreixador Bombament fangs en excès Desodoritzaciò Decantació secundaria Bombament fangs a digestió Tamissat fangs Bombament entrada Aigua de serveis Agitació digestió de fangs Recirculació fangs Agitadors biològic Gas i calefacció digestió Deshidratació de fangs Aeració biològic *(S ha utilitzat com a referència una EDAR de hab-eq amb baix grau de saturació) 5

6 2. Opcions Estalvi Energètic - Tecnologies Alternatives - Recuperació Energètica - Reducció consums 6

7 2.1 Recuperació Energètica A. La recuperació energètica es basa en l aprofitament del gas produït en digestió anaeròbia per produir energia en forma d electricitat i calor. B. El pre-tractament del fangs (ultrasons, tèrmics, químics, mecànics etc...) poden fer augmentar fins a un 30% la producció de biogàs. C. L'eficiència energètica esta lligada a les característiques de l aigua residual. Carga orgànica entrada: Determina els fangs que es formaran Ratio NTK/DQO: És una referència de la demanda energètica 7

8 2.1 Recuperació Energètica Com més alt és NTK/DQO més demanda energètica 1. Més NH 4+ a nitrificar 2. Més Recirculació interna per desnitrificar 3. By-pass decantació primaria per aportar DQO per desnitrificar Menys BIOGÀS (Nowak, 82003)

9 3. Reducció Consum - Accions associades al disseny EDARs - Accions associades a l explotació 9

10 3.1 Accions associades disseny EDAR A. Selecció adequada equips subministrament aire Disseny inadequat Disseny adequat A.1 Selecció adequada equipament producció aire Baixa flexibilitat Necessitats màximes aire Capacitat suficient Sobredimensió Nº reduït equips gran capacitat Ajustar la producció a la demanda del procés Estalvi energètic associat a la flexibilitat Instal lació de màquines més eficients Bufants v fixa Bufants doble v TURBOBUFANTS Més econòmic Bufants + var. freq Compresor Baixa eficiència energètica 10

11 3.1 Accions associades disseny EDAR A.2 Disseny generós sistema de difusors Adoptar densitats de difusors altes implica un major cost d inversió però es tradueix en un menor consum d aire i consum energètic* 16 % DD 21 % DD Ahorro (% kwh/hab eq) Anys 17% estalvi *(Comparativa respecte una situació de referència amb un 10,5% DD per una EDAR de hab-eq amb un disseny punta de 5 Nm 3 /difusor) 11

12 3.1 Accions associades disseny EDAR A.3 Selecció adequada del sistema de control de la instal lació de subministrament d aire OBJECTIUS Control aport aire als reactors biològics Aport eficient Normalment s assoleix S assoleix en menor grau Cal evitar Sobre-costos Majoria EDARs operen amb sistema control Adecuada determinació necessitats procés Canviar sist. rígids (Consig. fixa) per sist. evolucionats (Consig. variables) Adecuada gestió central i distribució aire Control amb consignes de pressió és menys eficient que control per cabal 12

13 3.1 Accions associades disseny EDAR B. Selecció adequada de l equipament del bombament d entrada Degut a la seva importància relativa, que pot arribar a ser raonablement gran, es tracta d una instal lació que demanda un estudi detallat de l equipament a instal lar. C. Selecció adequada de l equipament d agitació de reactors Tot i que en principi les potències instal lades en aquests equips solen ser relativament baixes, la quasi total continuïtat del seu funcionament obre una porta a un estalvi energètic no menyspreable. 13

14 3.1 Accions associades disseny EDAR D. Tractament de corrents de retorn de la línia de fang Nitrificaciòn/desnitrificaciòn en dos fases (simplificado) Ambiente autótrofo Aerobio 1 mol Nitrato (NO 3- ) Ambiente heterótrofo anóxico 40% Carbon 25% O 2 1 mol Nitrito (NO 2- ) 1 mol Nitrito (NO 2- ) 60% Carbon 75% O 2 1 mol Amonio (NH 3 / NH 4 + ) ½ mol Gas Nitrogeno (N 2 ) - Les corrents de retorn suposen entre un 15-25% del Nt de la EDAR - El seu tractament evita la sobrecàrrega de N a la capçalera de planta - N/DN via nitrit suposa un estalvi del 25% O 2 i un 40% DQO per DN 14

15 3.2 Accions associades explotació EDAR A.1 Operació del sistema amb edat del fang decreixent amb l augment de la temperatura La demanda d oxigen associada a la respiració endògena de la biomassa en aeració s incrementa amb l edat del fang i la T. Exemple Caudal a biològic: m3/d Nt efluent < 10.0 mg/l Configuració: MLE-Modificada Agua decantada Anoxic 1 Anoxic 2 Oxic 1 Oxic 2 Oxic 3 Bombeo Ri Decantador secundario Effluente Purga Fango biológico 15

16 3.2 Accions associades explotació EDAR Qaire Pabsorbida SRT=14d Qaire (Nm3/h) Qaire (Nm3/h) SRT 14d P(kWh/d) SRT 14d Pab(kWh/d) Cabal aire (Nm3/h) i potencia absorbida (kwh/d) en operació a edat del fang constant de 14 dies i temperatura variable 12ºC - 25ºC Temperatura ºc Qaire Pabsorbida SRT Qaire (Nm3/h) P (kwh/d) SRT (d) Cabal aire (Nm3/h) i potencia absorbida (kwh/d) en operació a edat del fang variable i temperatura variable Qaire (Nm3/h) SRT (d) Temperatura ºC

17 3.2 Accions associades explotació EDAR Pabsorbida (kwh/d) "SRT=14 días" "SRT variable" Pab(kWh/d) Temperatura ºC 4000 Estalvis energètics obtinguts: Mitja: 604 kw/d ( kwh/any) Màxim: 1095 kw/d 17

18 3.2 Accions associades explotació EDAR A.2 Modificar les consignes de OD en els tancs aeración Utilitzant la mateixa configuració que en l apartat anterior Reactor OD OTR Qaire Consumo AE Diferencia mg/l kgo2/h Nm3/h kwh/d kgo2/kwh % Oxic Oxic Oxic Total Oxic Oxic Oxic Total Oxic Oxic Oxic Total

19 3.3 Monitoring de l estat del sistema de difusors L estat dels difusors influencia en l eficàcia del sistema per dos mecanismes Fouling (embrutiment) Envelliment P E P E - OTR E Es pot pal liar amb l aplicació sistemàtica de protocols de neteja i manteniment Es pot pal liar amb un anàlisi continu de les característiques físiques i funcionals. Instal lació baixant pilot 19