La eficiencia energética en la reconversión de edars convencionales en biorreactores de membranas. Optimización energética sustentada en cogeneración con microturbina de biogás

Resumen

La eficiencia energética en la reconversión de EDARs convencionales en biorreactores de membranas. Optimización energética sustentada en cogeneración con microturbina de biogás. El proceso de fangos activos tiene su origen en 1913, cuando Arden y Lockett descubrieron que las partículas coloidales en suspensión en las aguas residuales coagulaban y decantaban, cuando se introducía burbujas de aire en la masa de agua. En 1916, y tras algunos estudios a escala piloto se construyó la primera planta real, en Worecester. Desde entonces el proceso sigue siendo básicamente el mismo, consolidándose como la técnica de depuración más empleada y extendida. Así, el proceso de fangos activos supuso un gran avance en la depuración de las aguas residuales urbanas, reduciendo de manera significativa la contaminación del vertido. La situación actual ha cambiado desde aquellos años de principio del siglo XX, el escenario actual se caracteriza por una mayor demanda sobre los recursos disponibles, donde éstos disminuyen progresivamente en cantidad y calidad, con el paso del tiempo. Esto supone un reto para la gestión del agua que obliga a hacer un uso sostenible de la misma, y por tanto, precisa cambiar el modelo de gestión tradicional para pasar a fomentar el ahorro y la eficiencia del uso, así como a buscar fuentes alternativas de agua como la reutilización de las aguas depuradas. Desde la aprobación del Real Decreto 1620/2007 sobre reutilización de las aguas, usuarios, gestores y planificadores consideran el agua regenerada como un recurso adicional ordinario con el que pueden contar, ya que ofrece garantías de cantidad y calidad. En este desarrollo normativo se establecen las condiciones de calidad que debe cumplir el agua regenerada para sus distintos usos. Pero es aquí donde surge la controversia, los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales urbanas no logran en general, los niveles de calidad exigidos por la normativa. Es a partir de este punto donde la incorporación de tecnologías de membranas de ultrafiltración o microfiltración empieza a convertirse en una práctica habitual. En ocasiones junto a un escenario vertebrado por la escasez de agua, donde las actuales estaciones depuradoras de fangos activos son incapaces de alcanzar los nuevos estándares de calidad, se une en muchos casos, la necesidad de dichas estaciones por ampliar su capacidad de tratamiento, pese a las limitaciones de superficie disponible. En estos casos, la reconversión de las depuradoras de fangos activos se manifiesta como una obligación y la única opción viable. La tecnología de biorreactores de membrana (en inglés, MBR) como tratamiento de aguas residuales está ampliamente reconocida y aceptada para lograr aguas regeneradas de alta calidad físico-química y microbiológica. Por tanto, es una opción muy interesante desde el punto de vista tecnológico, de cara a la reconversión de EDARS convencionales de fangos activados. Si bien, no son todo ventajas en la utilización de MBR, pues presenta elevados costes de operación principalmente causados por el consumo energético. La energía suministrada a un MBR se utiliza mayoritariamente en la aireación aplicada para controlar el ensuciamiento de la membrana y el buen desarrollo del proceso biológico, llegando a representar hasta un 75% de la demanda energética total de un MBR aerobio. La reducción de este consumo energético, y por tanto de su coste por metro cúbico, tiene especial relevancia si la aplicación de esta aguas regeneradas es la reutilización. Con estas premisas se valora estudiar la incidencia que tiene en la operación de la depuradora la cogeneración del biogás producido en la digestión, y como éste proceso puede ayudar a reducir el consumo específico neto en la regeneración de las aguas residuales. El objetivo de esta tesis es evaluar la contribución energética que supone la cogeneración del biogás producido en la digestión de una EDAR mediante el empleo de una microturbina en la operación de una EDAR de fangos activos convencional, así como su prognosis en una EDAR de biorreactores de membranas para tratamiento de aguas residuales urbanas.