Solução limpa: Incineração confiável e econômica de lodo de esgoto por 24 anos na estação de tratamento de esgoto de Steinhäule/Ulm

Em 1993, um pistão Putzmeister KOS bombeou lodo de esgoto quente na estação de tratamento de esgoto de Steinhäule perto de Ulm/Neu-Ulm pela primeira vez. Hoje - 24 anos depois - a tecnologia Putzmeister atualmente operada no local inclui 8 bombas KOS, 2 silos receptores, 2 silos de armazenamento cada um com equipamento de descarga, várias centenas de metros de linhas de distribuição de alta pressão, incluindo conexões, válvulas dosadoras, sistemas de injeção de lubrificação, etc.

KOS 2180 abaixo de um dos dois silos receptores

Várias comunidades ao redor das cidades de Ulm e Neu-Ulm com seus cerca de 440.000 habitantes pertencem à área de captação do órgão de administração da "estação de tratamento de esgoto de Steinhäule". Anualmente, cerca de 40 milhões de metros cúbicos de águas residuais fluem através das etapas de tratamento mecânico e biológico da estação de tratamento de esgoto do Danúbio. Este esgoto resulta em aproximadamente um milhão de metros cúbicos de lodo de esgoto bruto.

Todos os anos, até 60.000 t de lodo de esgoto externo é transportado das comunidades vizinhas.

Após o processo de desidratação, aproximadamente 40.000 t de lodo de esgoto são remanescentes anualmente. Além disso, a usina está recebendo cerca de 60.000 t de lodo desidratado externo por ano.

O lodo de esgoto foi descartado pela primeira vez em uma incineração mono em 1973. O lodo com um teor de matéria seca (sólidos secos) de cerca de 20 % entrou diretamente no forno de leito fluidizado por meio de correntes transportadoras. O lodo com estes sólidos secos não queima por si só. Um milhão de litros de óleo tinha que ser adicionado ao forno a cada ano para manter a incineração em andamento. Incrível nos tempos modernos.

Em 1979 foi instalado um segundo forno e em 1986 a estação de tratamento de esgoto recebeu uma planta de secagem. Logo depois disso, a primeira bomba Putzmeister foi entregue à usina. Quando Erwin Schäfer, que tem sido o gerente da planta de incineração por 22 anos, é questionado sobre as vantagens, ele espontaneamente diz: Sistema fechado. Alta disponibilidade. Não há mais adesão de lodo.

A tecnologia Putzmeister o convenceu. Como foi planejado receber lodo externo de distritos vizinhos no futuro, a Putzmeister realizou testes de bomba. Desde 2007, até 60.000 t de lodo externo são incineradas todos os anos, além do lodo no local.

A taxa atual de utilização da capacidade da usina é muito alta. A usina é utilizada em três turnos, 7 dias por semana. Schäfer acrescentou que ele tem pedidos suficientes para a recepção de lodo de esgoto. A operação é economicamente bem sucedida. Outra linha de lodo de esgoto deverá ser construída até 2021.

De acordo com Schäfer, um tópico importante é a redução dos requisitos de energia. São feitas tentativas para adicionar o mínimo possível de combustível durante o processo de incineração. Hoje, apenas 150.000 litros de óleo são necessários a cada ano (comparado a quase 7 vezes esta quantidade anteriormente). Uma razão para isto é o lodo de esgoto consideravelmente mais seco. Ele se autocombusta a partir de um teor de sólidos secos de 40 %.

750 a 1.250 kW de potência são gerados nas turbinas de vapor a partir do calor dos dois fornos de leito fluidizado.

Um volume significativamente maior de areia entra na usina com a alta proporção de lodo externo. Isto causa maior desgaste, especialmente porque o lodo bombeado hoje é mais seco. Isto significa que as mangas de desgaste dos pistões de entrega são substituídas a cada 2.000 horas. Com um total de 8.500 horas de operação por ano, isto equivale a 4 operações de serviço.

O lodo no local, que é desidratado mecanicamente com centrífugas, tem um conteúdo de areia significativamente menor e requer muito menos manutenção: As mangas de desgaste dessas bombas têm uma vida útil de aproximadamente 4.500 h.

As bombas são instaladas com espaço suficiente para as atividades de serviço. A tremonha é de fácil acesso graças a uma solução simples e inteligente: As conexões parafusadas do adaptador e da rosca transportadora de alimentação são afrouxadas e a bomba gira em sua estrutura em torno de um ponto de rotação fixo de 19°. A KOS é posicionada sobre placas que são montadas no solo especialmente para este fim.

Para bombear o lodo de esgoto com segurança através das linhas de entrega - a maior distância é de 55 m do grande silo até o secador -, um polímero é injetado em certos pontos através de uma Injeção de Camada de Limite (BLI).

O departamento de lodo quente: Dois KOS 1070 HP LIB e um KOS 1040 HP LIB sob os três secadores transportam o lodo de esgoto quente de 65 a 70 °C

Associação de estações de tratamento de esgoto de Steinhäule

A associação de estações de tratamento de esgoto de Steinhäule foi criada em 1984 e seus membros incluem 11 cidades e comunidades ao redor de Ulm/Neu-Ulm no sul da Alemanha. Ela emprega atualmente cerca de 50 pessoas. Cerca de 40 milhões de metros cúbicos de esgoto são limpos e tratados a cada ano.

Um processo de limpeza por adsorção segue o estágio mecânico e biológico que elimina contaminantes orgânicos e impurezas, ou seja, bactérias, vírus e os chamados micropoluentes, tais como resíduos farmacêuticos, hormônios, produtos químicos ou pesticidas. Partículas de carbono ativado adicionadas às águas residuais ligam essas substâncias nocivas à sua grande superfície e as substâncias nocivas podem ser filtradas.

No final da fase de limpeza biológica, o lodo é separado da água no tanque de assentamento secundário. Desde 2015, a água daqui entra na fase de limpeza adsorvente, antes de ser finalmente alimentada no rio Danúbio.  O lodo de esgoto é então processado para recuperação térmica, ou seja, drenado, seco e depois incinerado.

60.000 a 150.000 metros cúbicos de água devem ser limpos todos os dias. O processo desde o abastecimento das águas residuais até a descarga da água clarificada no Danúbio leva aproximadamente 10 horas. O próprio rio exigiria 10 dias com sua capacidade de autolimpeza.

Um dispositivo de guindaste é instalado sobre a bomba

A constante modernização e expansão da estação de tratamento de esgoto de Steinhäule acaba por afetar a qualidade do resultado final deste processo: As cinzas. Cerca de 7.500 t de cinzas são geradas a cada ano a partir do lodo de esgoto queimado. 99 % do fósforo permanece nas cinzas como resultado da recuperação térmica.

"Nossas cinzas são tão boas", explica Erwin Schäfer, "que podemos entregá-las diretamente a um fabricante, que as mistura com calcário para produzir fertilizantes para agricultura com um teor de fosfato de 6%". Ele está em conformidade com os valores do decreto europeu de fertilizantes atualmente aplicável.

A palavra-chave é fósforo: Compostos feitos a partir deste elemento químico são essenciais para todos os seres. Como a disponibilidade de fósforo é limitada, são feitos esforços para alcançar a recuperação mais eficiente, por exemplo, a partir de lodo de esgoto. Com a chamada co-incineração do lodo de esgoto, por exemplo, em usinas elétricas a carvão, o fósforo não pode ser separado economicamente no final, ao contrário da monoincineração. Ela evita substâncias nocivas e tem um alto potencial para a recuperação do fósforo.

A equipe da "estação de tratamento de esgoto de Steinhäule" está otimista quanto ao futuro no que diz respeito à economia da usina e à contribuição para um ambiente mais limpo. Não menos importante graças à confiável tecnologia do sistema Putzmeister na incineração de lodo de esgoto.

Inovação para a manutenção: O KOS é simplesmente giratório em placas instaladas no solo

Combustão em leito fluidizado

Na Alemanha, a combustão estacionária de leito fluidizado é utilizada principalmente para a monoincineração de lodo de esgoto. É considerado o método mais experimentado e testado em larga escala. O ar de combustão faz com que a areia flua através da câmara de combustão e a mantém em suspensão (fluidizada). Isto garante um alto momento e troca de calor com o lodo de esgoto combustível injetado.

As temperaturas de combustão na combustão de leito fluidizado estão entre 850 e 950 °C . As cinzas que surgem têm um tamanho de partícula baixo e podem ser descarregadas do sistema através do sistema de exaustão e limpas como padrão. [Fonte: Processo inovador para lodo de esgoto tratamento - Uma seleção, Jörn Frank, Ralf Wittstock]