Ahorro de energía en las diferentes IMPORTANCIA Del CONTROL DE LA RECIRCULACIÓN, SOBRE LA OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA EN UNA EDAR Estefanía Matas Ramos ematas@sando.com Amador Rancaño Pérez amador.rancano.perez@acciona.es www.acciona.es Graciano Carpes Hortal gcarpes@emasesa.com www.emasesa.com RESUMEN INTRODUCCIÓN Las etapas de decantación y recirculación de fangos en una edar, permiten la separación del agua ya depurada de los microorganismos, así como el retorno de una parte de los mismos al reactor biológico. Generalmente, no se presta especial atención, a esta etapa a la hora de abordar una optimización energética de una edar, sin embargo el consumo de energía de una etapa de recirculación no debería de ser obviado, dado que aparte de ser muy importante (entre el 5-10% de consumo de energía de las edars), es un punto muy susceptible de mejora. En este trabajo, se han determinado las relaciones de recirculación mínimas con las que se puede operar en una EDAR tipo, en función del caudal de entrada y de la sedimentabilidad del fango, observándose que valores de la relación de recirculación inferiores a un 30%, permiten una correcta separación del fango y la acumulación del mismo en el decantador, lo que podría dar lugar a un escape de sólidos en el decantador. Asimismo, esta posibilidad de reducir la recirculación a valores inferiores a un 30%, permite reducir el consumo de la etapa de recirculación hasta valores próximos al 80%, o lo que es lo mismo reducir los costes de energía de una edar entre un 4 y un 8%. Inicialmente, tratamos de evaluar la importancia de la recirculación , desde un punto de vista de consumo de energía en varias EDARs explotadas por Acciona Agua en Andalucía y Castilla la Mancha. Se han evaluado 6 instalaciones observándose que la recirculación supone aproximadamente entre un 5 y un 10% del consumo de energía de la planta, (ver tabla). Asimismo se ha realizado un Balance de Materia al decantador para relacionar la concentración de fango en la recirculación con la exixtente en el reactor biológico Decantador Q, X Qr, XrTr Qr, X Qp, X Qe, Xe donde donde RESULTADOS donde A partir del balance de materia mostrado en el apartado de introducción, se ha determinado la relación entre la concentración de sólidos en recirculación y los sólidos en el biológico, para diferentes relaciones de recirculación. Observándose que la recirculación se concentra aproximadamente 5 veces al bajar la relación de recirculación a un 30% Metodología Mediante este análisis se ha podido justificar el empleo de bajos caudales de recirculación, lo que ha redundado en la optimización energética del proceso. Estos resultados son extrapolables a otras instalaciones, si bien es necesario realizar un estudio previo del dimensionamiento para comprobar la capacidad de la instalación. Se han determinado las relaciones mínimas de recirculación para una EDAR con caudal de tratamiento de 5600 m3/día, que dispone de dos decantadores de 22 metros de diámetro. Estos estudios tienen la finalidad de optimizar energéticamente el proceso de depuración. Mientras que mayores bajadas en la recirculación no afectan demasiado al consumo de energía y si a un posible sobre espesamiento Efecto de la sedimentabilidad del fango Análisis del punto de estado. Funcionamiento normal Las características de sedimentabilidad del fango van a influir en la capacidad del proceso de sedimentación. En el análisis del punto de estado, la sedimentabilidad del fango influye directamente en la curva de sólidos, lo que limita la capacidad de carga del proceso. Se realizó el análisis del punto de estado para determinar el funcionamiento del proceso de sedimentación en la EDAR Mairena. Analíticamente, el valor mínimo alcanzable sería de un 10 %, aunque técnicamente no es recomendable bajar del 25÷30 %. Ahorro de energía en las diferentes edar analizadas Settling flux curve. Bajo las mismas condiciones de operación, el empeoramiento del IVF provoca que el punto de funcionamiento quede por encima de la curva de sólidos, lo que indica un mal funcionamiento de la etapa de sedimentación y un posible escape de sólidos. Over-flow rate line State point Under-flow rate line CONCLUSIONES Recirculación mínima teórica Parece lógico que para cada punto del sistema deba existir una recirculación mínima teórica admisible, por debajo de la cual, comenzarían a acumularse fangos en el decantador. Esta recirculación mínima sería función de la carga hidráulica de la unidad de sedimentación, de la concentración de sólidos en el reactor así como de las características de sediemntabilidad del licor mezcla. En la siguiente gráfica, para una concentración de 2 kg/m3, se ha determinado la recirculación mínima admisible para diferentes cargas hidráulicas, en función del índice volumétrico de fangos agitado (IVFs) A continuación se enumeran las principales conclusiones que se pueden extraer de este trabajo: El análisis del punto de estado proporciona información acerca de la capacidad del proceso de sedimentación, lo que permite optimizar el funcionamiento de este proceso. La sedimentabilidad del fango influye directamente en el estudio de funcionamiento de la sedimentación, pues modifica la curva de sólidos. Este modelo contempla procesos de bulking. Desde un punto de vista energético reducir la relación de recirculación a valores de un 30%, supone reducciones del consumo de energía de esta etapa cercanos al 80%, o lo que es lo mismo reducciones globales de energía de entorno al 4-8%. Disminuir más la relación de recirculación puede provocar, excesivos espesamientos del fango, ocasionando condiciones anaerobias que pueden afectar negativamente al proceso depurativo o a la generación de olores, mientras que estas mayores reducciones de la recirculación no provocan excesivas disminuciones de caudal o consumo de energía.