Una solución limpia: Incineración de lodos de depuradora fiable y económica desde hace 24 años en la depuradora de Steinhäule/Ulm

En 1993, una bomba de pistón KOS de Putzmeister bombeó por primera vez lodos de depuradora calientes en la planta de tratamiento de aguas residuales de Steinhäule, cerca de Ulm/Neu-Ulm. Hoy, 24 años después, la tecnología de Putzmeister que se utiliza actualmente en la planta incluye 8 bombas KOS, 2 depósitos de recepción, 2 silos de almacenamiento con equipos de descarga, varios centenares de metros de líneas de suministro de alta presión, incluyendo accesorios, válvulas de medición, sistemas de inyección de lubricación, etc.

KOS 2180 debajo de uno de los dos recipientes de recepción

Varios municipios de los alrededores de las ciudades de Ulm y Neu-Ulm, con sus aproximadamente 440.000 habitantes, pertenecen a la zona de captación de la administración de la "depuradora de Steinhäule". Cada año, unos 40 millones de metros cúbicos de aguas residuales pasan por las fases de tratamiento mecánico y biológico de la depuradora del Danubio. Estas aguas residuales dan lugar a aproximadamente un millón de metros cúbicos de lodos residuales sin tratar.

Cada año se transportan hasta 60.000 toneladas de lodos de depuradora externos desde las comunidades vecinas

Tras el proceso de deshidratación quedan unas 40.000 toneladas de lodos de depuradora al año. Además, la planta recibe unas 60.000 toneladas de lodos externos deshidratados al año.

Los lodos de depuradora se eliminaron por primera vez en una monoincineración en 1973. Los lodos con un contenido de materia seca (sólidos secos) de aproximadamente el 20% se introducían directamente en el horno de lecho fluidizado a través de los transportadores de cadena de artesa. Los lodos con estos sólidos secos no se queman por sí solos. Cada año había que añadir un millón de litros de aceite al horno para mantener la incineración. Increíble en tiempos modernos.

En 1979 se instaló un segundo horno y en 1986 la depuradora recibió una planta de secado. Poco después se entregó la primera bomba Putzmeister a la planta. Cuando se le pregunta a Erwin Schäfer, director de la planta de incineración desde hace 22 años, por las ventajas, responde espontáneamente Sistema cerrado. Alta disponibilidad. No más adherencia de lodos.

La tecnología de Putzmeister le convenció. Como en el futuro estaba previsto recibir lodos externos de los distritos vecinos, Putzmeister realizó pruebas de bombeo. Desde 2007 se incineran hasta 60.000 t de lodos externos al año, además de los lodos in situ.

La tasa actual de utilización de la capacidad de la planta es muy alta. La planta se utiliza en tres turnos, 7 días a la semana. Schäfer añadió que tiene suficientes solicitudes de recepción de lodos de depuradora. La operación es un éxito económico. En 2021 se construirá otra línea de lodos de depuradora.

Según Schäfer, un tema importante es la reducción de las necesidades energéticas. Se intenta añadir el menor combustible posible durante el proceso de incineración. En la actualidad, sólo se necesitan 150.000 litros de aceite al año (frente a una cantidad casi 7 veces mayor anteriormente). Una de las razones es que los lodos de depuradora son mucho más secos. Se autocombustiona a partir de un contenido de sólidos secos del 40%.

En las turbinas de vapor se generan entre 750 y 1.250 kW de potencia a partir del calor de los dos hornos de lecho fluidizado.

Con la elevada proporción de lodos externos, entra mucha más arena en la planta. Esto provoca un mayor desgaste, sobre todo porque los lodos que se bombean actualmente son más secos. Por ello, los manguitos de desgaste de los pistones de impulsión se sustituyen cada 2.000 horas. Con un total de 8.500 horas de funcionamiento al año, esto equivale a 4 operaciones de mantenimiento.

El lodo in situ que se deshidrata mecánicamente con centrífugas tiene un contenido de arena significativamente menor y requiere mucho menos mantenimiento: Los manguitos de desgaste de estas bombas tienen una vida útil de aproximadamente 4.500 h.

Las bombas se instalan con espacio suficiente para las actividades de servicio. La tolva es fácilmente accesible gracias a una solución sencilla e inteligente: Las uniones atornilladas del adaptador y del sinfín de alimentación se aflojan y la bomba gira sobre su bastidor alrededor de un punto de giro fijo en 19°. La KOS se coloca sobre unas placas montadas en el suelo especialmente para este fin.

Para bombear los lodos de depuradora de forma segura a través de los conductos de suministro -la distancia más larga es de 55 m desde el gran silo hasta el secador-, se inyecta un polímero en determinados puntos mediante una inyección de capa límite (BLI).

El departamento de lodos calientes: Dos KOS 1070 HP LIB y un KOS 1040 HP LIB bajo los tres secadores transportan los lodos calientes de las aguas residuales a 65-70 °C

Asociación de la planta de tratamiento de aguas residuales de Steinhäule

La asociación de plantas de tratamiento de aguas residuales Steinhäule se creó en 1984 y entre sus miembros se encuentran 11 ciudades y comunidades de los alrededores de Ulm/Neu-Ulm, en el sur de Alemania. En la actualidad emplea a unas 50 personas. Cada año se limpian y tratan allí unos 40 millones de metros cúbicos de aguas residuales.

Tras la fase mecánica y biológica, se lleva a cabo un proceso de limpieza por adsorción que elimina los contaminantes e impurezas orgánicas, es decir, bacterias, virus y los denominados microcontaminantes, como residuos farmacéuticos, hormonas, productos químicos o pesticidas. Las partículas de carbón activado que se añaden a las aguas residuales aglutinan estas sustancias nocivas en su gran superficie y las sustancias nocivas pueden ser filtradas.

Al final de la etapa de limpieza biológica, los lodos se separan del agua en el tanque de sedimentación secundaria. Desde 2015, el agua que sale de aquí entra en la etapa de limpieza por adsorción, antes de ser finalmente conducida al río Danubio.  A continuación, los lodos de depuradora se procesan para su recuperación térmica, es decir, se drenan, se secan y se incineran.

Cada día deben limpiarse entre 60.000 y 150.000 metros cúbicos de agua. El proceso desde el suministro de las aguas residuales hasta el vertido del agua clarificada en el Danubio dura aproximadamente 10 horas. El propio río necesitaría 10 días con su capacidad de autolimpieza.

Un dispositivo de grúa está colocado sobre la bomba

La constante modernización y ampliación de la planta de tratamiento de aguas residuales de Steinhäule acaba afectando a la calidad del resultado final de este proceso: Las cenizas. Cada año se generan unas 7.500 t de cenizas a partir de los lodos de depuradora quemados. El 99% del fósforo permanece en las cenizas como resultado de la recuperación térmica.

"Nuestras cenizas son tan buenas", explica Erwin Schäfer, "que podemos entregarlas directamente a un fabricante, que las mezcla con piedra caliza para producir abono para la agricultura con un contenido de fosfato del 6 %". Cumple con los valores de la ordenanza europea de fertilizantes vigente.

La palabra clave es fósforo: Los compuestos de este elemento químico son esenciales para todos los seres. Como la disponibilidad de fósforo es limitada, se intenta conseguir la recuperación más eficaz, por ejemplo, de los lodos de depuradora. Con la llamada coincineración de lodos de depuradora, por ejemplo en las centrales térmicas de carbón, el fósforo no puede separarse económicamente al final, a diferencia de lo que ocurre con la monoincineración. De este modo, se evitan las sustancias nocivas y se tiene un alto potencial de recuperación de fósforo.

El equipo de la "planta de tratamiento de aguas residuales de Steinhäule" es optimista respecto al futuro en cuanto a la economía de la planta y la contribución a un medio ambiente más limpio. No en vano, gracias a la fiable tecnología del sistema de Putzmeister en la incineración de lodos de depuradora.

Innovación para el mantenimiento: El KOS se despliega simplemente sobre placas instaladas en el suelo

Combustión en lecho fluido

En Alemania, la combustión estacionaria en lecho fluidizado se utiliza principalmente para la monoincineración de lodos de depuradora. Se considera el método más probado a gran escala. El aire de combustión hace que la arena fluya por la cámara de combustión y la mantiene en suspensión (fluidificada). Esto garantiza un gran impulso e intercambio de calor con los lodos de depuradora inyectados como combustible.

Las temperaturas de combustión en el lecho fluidizado se sitúan entre 850 y 950 °C . La ceniza resultante tiene una baja granulometría y puede ser descargada del sistema a través del sistema de escape y limpiada de forma estándar. [Fuente: Proceso innovador para el tratamiento de lodos de depuradora - Una selección, Jörn Frank, Ralf Wittstock].