Evaluación energética del pretratamiento térmico de fangos de una EDAR

  1. José García Cascallana
Supervised by:
  1. David Borge Diez Director
  2. Xiomar Arleth Gómez Barrios Director

Defence university: Universidad de León

Year of defence: 2019

Committee:
  1. Victorino Díez Blanco Chair
  2. José Guillermo Rosas Mayoral Secretary
  3. María Victoria Gil Matellanes Committee member
Department:
  1. ING. ELÉCTRICA Y DE SISTEMAS Y AUTOMÁT.

Type: Thesis

Abstract

El objetivo general ha sido proporcionar un marco teórico-conceptual relativo al análisis energético-económico del proceso de pretratamiento de hidrólisis térmica de fangos antes de ser introducidos a digestión. Se ha considerado como escenario de evaluación la estación depuradora de aguas residuales de Burgos, con la misión de optimizar la generación de energía eléctrica. Como objetivos específicos, se ha desarrollado el cálculo teórico de un conjunto de balances energético-económicos realizados sobre la estación depuradora según cuatro escenarios diferentes de análisis. La metodología adoptada ha permitido realizar el cálculo de los balances energéticos tomando como partida el punto de diseño de entrada de fango espesado primario y secundario con base en los datos reales registrados en la depuradora durante el periodo comprendido entre los años 2011-2015. Los resultados principales obtenidos se pueden resumir principalmente en dos, por un lado, la producción bruta de biogás en los digestores con hidrólisis térmica ha aumentado un 31% con respecto a la misma planta con digestión anaerobia inicial, sin embargo, la cantidad neta disponible de biogás en los motogeneradores ha disminuido un 0,8%, disponiendo únicamente del 75,8% del total producido, mientras el 24,2% restante se ha consumido en la caldera de recuperación. La generación de energía eléctrica se ha elevado un 13,8% bruto y un 6,8% neto, habiéndose considerado las pérdidas por gases de proceso y autoconsumo total de energía eléctrica del nuevo equipamiento instalado. El periodo de amortización neto obtenido a partir de la inversión realizada conlleva a considerar esta alternativa como inviable económicamente. Sin embargo, se debe tener en cuenta el alto grado de reducción en la producción de fango que ha alcanzado un valor del 41,9%. La aplicación de una amplia gama teórica de mejoras energéticas al proceso con hidrólisis térmica ha permitido incrementar de forma significativa la generación eléctrica. La mejora simple considerada como óptima ha sido la introducción de una unidad de acumulación de vapor, obteniendo un incremento en la generación de energía eléctrica del 13,3% bruta y 14,4% neto con respecto a la planta con hidrólisis térmica, resultado un periodo de amortización de 3 años. La opción de mejora compuesta óptima ha consistido en asociar una serie de mejoras simples, como son la elevación de la temperatura del fango postespesado, la acumulación de vapor y el almacenamiento reversible de biogás en gasómetros. Esta mejora se ha basado en incrementar la generación de electricidad y en optimizar el precio de compra a la red exterior, con unos incrementos del 7,2% bruto y 7,8% neto y un periodo de amortización final de 1,4 años, habiendo sido su mayor beneficio, la importación de energía eléctrica.