Publicado en la revista TPO, febrero de 2016. Escrito por Larry Trojak.
Una planta de tratamiento en el suroeste de Florida recurre a la estabilización de cal para crear biosólidos de Clase A para aplicación en tierra y reduce los costos de manipulación de manera significativa.
El manejo rentable de biosólidos es esencial para el desempeño económico y ambiental de las plantas de agua limpia.
El Distrito de Agua y Alcantarillado de Immokalee en Florida enfrentó un desafío de biosólidos en 2006. El distrito había estado usando lechos de secado para crear biosólidos de Clase B y había gastado alrededor de $500,000 al año para deshidratar y transportar el exceso de material de ese proceso a un vertedero.
Frente a un cambio en las regulaciones sobre la aplicación de materiales de Clase B a la tierra, y con el deseo de alcanzar el potencial económico total de los biosólidos, el distrito buscó alternativas. La solución definitiva fue un rediseño de las instalaciones centrado en el uso del proceso Bioset (Schwing Bioset) para crear biosólidos de Clase A. Como resultado, el distrito ha reducido los costos de manejo en más de dos tercios y produce un producto Clase A para uso beneficioso.
Anticipando el cambio
Ubicado a unas 30 millas al sureste de Fort Myers, el distrito de Immokalee, fuertemente agrícola, alberga a unos 24,000 residentes. Su planta de tratamiento de aguas residuales se amplió en 2013 de 2,5 mgd a 4,0 mgd de capacidad de diseño. Hasta hace relativamente poco tiempo, generaba 23,500 galones de biosólidos Clase B por día con 1 a 1.5 por ciento de sólidos.
Gary Ferrante, PE, ingeniero de la firma de ingeniería Greeley and Hansen, dice que varios factores en 2006 llevaron al distrito a revisar su operación de biosólidos. “La planta de Immokalee se diseñó originalmente con media docena de lechos de secado en los que se creó un biosólido de Clase B y se usó en las granjas del área permitida”, dice.
“Si bien eso fue efectivo, la instalación está al lado de una escuela, que en repetidas ocasiones se quejó de los riesgos para la salud y el olor de los estudiantes. Más tarde, el distrito se enteró de que el Departamento de Agricultura de EE. UU. Y el Departamento de Protección Ambiental de Florida estaban considerando cambios en las regulaciones de aplicación de biosólidos en tierra (aprobadas en 2010 como Regulación de Biosólidos de Florida Capítulo 62-640 FAC). Todo eso llevó al distrito a contratar a un consultor para buscar alternativas ".
Muchas opciones
Con base en las recomendaciones del informe del consultor, en 2007 el distrito contrató a Synagro Technologies para desaguar los biosólidos Clase B y transportarlos a un vertedero a más de 100 millas de distancia. Con el tiempo, el aumento de los precios y el aumento del volumen de biosólidos elevaron los costos anuales de $309,000 a más de $470,000, lo que incentivó al distrito a buscar otras opciones.
“Trabajando con el distrito, armamos un par de propuestas y un par de escenarios dentro de cada propuesta”, dice Ferrante. “El primero cubrió el diseño / construcción / financiamiento de una instalación de biosólidos en la ubicación existente. Las opciones bajo este plan incluían manejar material de Immokalee únicamente, así como aceptar material del condado de Collier y hacer de Immokalee una instalación de procesamiento regional. La segunda propuesta tenía una entidad externa que alquilaba un terreno del distrito y construía una instalación de procesamiento regional de Clase A en él ".
Una opción en virtud de esa propuesta incluía la continuación del programa de deshidratación por contrato mientras la instalación regional estaba tomando forma. Al final, el distrito optó por establecer una instalación de procesamiento llave en mano para sus propios lodos de biosólidos únicamente y seleccionó el proceso Bioset para entregar material de Clase A.
Operación de clase A
En la nueva instalación, el material sale de los tanques de retención de lodos de la instalación de tratamiento primario con un 1,5 por ciento de sólidos y se alimenta directamente a una prensa de tornillo de alto rendimiento, seleccionada por varias razones, incluido su diseño relativamente compacto.
“Debido a la disponibilidad limitada de terreno utilizable, una pequeña huella para todo el sistema de biosólidos fue una consideración importante, y la prensa de tornillo Bioset encaja perfectamente”, dice Ferrante. “Descubrimos que es una excelente herramienta de deshidratación, pero extremadamente eficiente en el uso de energía.
“La prensa de banda que analizamos habría tomado el material de 1,5 o 2 por ciento de sólidos a 8 a 10 por ciento. Una centrifugadora podría llegar hasta un 20 por ciento, pero los costos de electricidad serían mucho más altos. La prensa de tornillo toma el material hasta un 16 por ciento de sólidos. Utiliza dos sinfines y un paso variable en los tornillos para hacer avanzar el material y eliminar el agua. Debido a que se necesita mucha menos energía para girar esos dos tornillos que para alimentar una centrífuga, los ahorros en el consumo de energía pueden ser significativos ".
Otra característica es que el personal del distrito puede lavar la prensa de tornillo mientras permanece operativa, dice Michael Castilla, técnico de servicio 1: “La prensa de tornillo Bioset tiene una función de autolimpieza automática que en sí misma es agradable. Sin embargo, cuando tenemos una situación que requiere una limpieza adicional, simplemente podemos presionar un botón y comenzará un ciclo de limpieza. Eso es una ventaja. Cerrar una prensa para realizar tareas de mantenimiento o reparación podría costarnos medio día de rendimiento ".
Reacción positiva
Después de la deshidratación, los biosólidos no tratados se llevan a través de un transportador de tornillo a un mezclador de doble tornillo en el que se añaden cal viva y ácido sulfámico. La mezcla resuelve problemas como la cal sin reaccionar en el producto final y produce un material altamente homogéneo. Desde el mezclador, una bomba Schwing Bioset KSP-10HKR alimenta material a un reactor de 56 1/2 pies cúbicos en el que el calor de la reacción ácida y de cal viva eleva el pH, estabilizando la mezcla y creando un producto que cumple con el Capítulo 503.33 de Florida. y los requisitos de Clase A de la EPA de EE. UU.
“El tiempo de retención en el reactor es de aproximadamente 30 a 45 minutos a temperaturas en el rango de 122 grados Fahrenheit”, dice Ferrante. "La planta desperdicia lodos durante 16 horas al día, generando consistentemente alrededor de 11 toneladas secas del material de Clase A por semana y lo hace a un costo notablemente más bajo que para el transporte y el relleno sanitarios".
Castilla añade que la facilidad de funcionamiento del sistema también fue clave para ponerse al día rápidamente.
“Es muy intuitivo y sencillo de operar”, dice. “Sin embargo, Schwing Bioset todavía hizo todo lo posible para garantizar que las personas involucradas en la operación diaria se sientan cómodas con él, controlen las rutinas de mantenimiento, etc. Ian Keyes de su oficina de Wisconsin pasó un tiempo aquí guiándome hasta tal punto que hay muy poco sobre el sistema que no entiendo ".
El material de Clase A sale del sistema, se carga en un esparcidor de estiércol y se lleva a un campo de área donde se aplica en lugar de fertilizante. La eliminación de esos costos de fertilizantes por sí sola ha ahorrado alrededor de $50,000 por año.
Además de los costos más bajos, el distrito se beneficia de una operación mucho más limpia, menos intensiva en mantenimiento y más amigable con el medio ambiente. El polvo del proceso a base de cal se controla utilizando componentes de tubería rígida o totalmente cerrados. El reactor presurizado contiene aire oloroso y luego se captura y se lava bajo una campana de recolección antes de su liberación.
Espacio para crecer
La planta de biosólidos del distrito fue diseñada con un amplio espacio para instalar una segunda línea de procesamiento idéntica en caso de que el concepto regional se convierta en realidad. “Uno de los aspectos más importantes de este sistema es su capacidad para adaptarse a los cambios que implicaría una operación regional”, dice Ferrante. “Cosas como fluctuaciones en el porcentaje de sólidos, aumentos y disminuciones en el rendimiento y compatibilidad con biosólidos de procesos de digestión aeróbica o anaeróbica sin modificación, están todos dentro de su capacidad de diseño.
“En pocas palabras, el distrito está bien posicionado para satisfacer sus necesidades de tratamiento de aguas residuales en el futuro previsible. Después de la adjudicación del contrato de diseño / construcción / financiamiento de $2 millones, el distrito, al verse en una buena posición financiera, optó por pagar ese costo de su bolsillo, en lugar de financiarlo durante 20 años ".
El costo operativo anual del nuevo sistema es de aproximadamente $130,000 al año, incluidos los productos químicos y la electricidad. Con un ahorro estimado de $370,000 por año sobre el relleno sanitario, el sistema se amortizará a mediados de 2019.
“Este fue un caso en el que Immokalee, un pequeño distrito especial independiente con un serio dolor de cabeza financiero, tomó la iniciativa real para hacer las cosas”, dice Ferrante. "Serán los beneficiarios de esas decisiones acertadas durante las próximas décadas".
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