Integración de energías renovables en estación depuradora de aguas residuales.

Abstract

1. INTRODUCCIÓN El siguiente proyecto consiste en la incorporación de energías renovables al sistema eléctrico español, potenciando así el desarrollo sostenible. La construcción de la EDAR (Estación de Aguas Residuales) tendrá lugar en Costa Brava. Este proyecto se centrará en, a partir de las reacciones realizadas para la formación de biogás, estudiar el balance de potencia eléctrica, el cual se conseguirá con este tipo de energía renovable. A partir de la producción de biogás se pueden conseguir varias posibilidades energéticas, pero en el proyecto, nos centraremos en conseguir generación eléctrica. Su resultado será la obtención de energía eléctrica anual frente a la primaria obtenida, y sus consecuencias económicas. Actualmente, en España se ha incrementado el uso de todas las energías renovables, principalmente eólica y solar. Ahora estamos dispuestos a incorporar el biogás como fuente de energía, el cual supone una ventaja, ya que no dependemos del terreno, podemos proceder a instalar la EDAR en cualquier sitio de España. Sustituyendo los combustibles fósiles por energías renovables, estamos reduciendo emisiones nocivas en la atmósfera como C02, lluvia ácida (S02 y N0x), consideradas una gran amenaza para el medio ambiente. 2. METODOLOGÍA En general, para conseguir el dimensionamiento de la EDAR, se debe conseguir información de los datos meteorológicos de Costa Brava. Sin embargo, para la producción de biogás, esto no es necesario, por lo que se tiene ventaja en este aspecto. Al principio, nos centraremos en el funcionamiento general de una EDAR: Pre-tratamiento Tratamientos físicos, que separan la contaminación que está flotando o en suspensión en las aguas. Con este proceso evitamos que dichas partículas dañen los equipos posteriores. Se distiguen entre: -Desbaste -Desarenado -Desengrasado Decantación primaria Esta parte, para la producción de biogás, conviene que el decantador usado sea grande. Aquí se separará la mayor parte de los sólidos sedimentales. Tratamiento biológico Llevamos el agua a reactores biológicos, donde la materia orgánica será degradada por el fango biológicos Decantación secundaria En este caso, separaremos el fango biológico del agua depurada, pasando estos primeros a la línea de fangos. En la línea de fangos, serán tratados y acondiciconados. Tratamiento terciario Destinado a mejorar las caracteristicas del agua. El proceso consiste en eliminar los microorganismos y adecuar el agua para su uso. Debemos añadir también la planta donde se van a separar los lodos para su metanización. Necesitamos obtener una buena concentración de metano para que el proceso de generación eléctrica resulte rentable. Se necesitará una comprobación de la concentración de la salida del efluente, no debe exceder por encima de los niveles mínimos exigidos de pureza en la UE según la DIR 91/271/CEE. En el dimensionamiento de la planta para un sistema de energía renovable se debe realizar con antelación el estudio de las necesidades energéticas de la depuradora, para poder cubrir así la demanda de los consumidores. Sin embargo, la EDAR está conectada a la red eléctrica, por lo que no es necesario satisfacer toda la demanda energética. Se implementarán los tratamientos de depuración necesarios, obteniendo la calidad de agua demandada. Se diseña para una población de 175.000 habitantes, por lo que la mayoría de las aguas residuales que se utilizan son urbanas, descartando las aguas industriales (con más contaminación). Con esto, se procede a mejorar el proceso de depuración posterior. 3. RESULTADOS Nuestro objetivo es conseguir un balance de potencia positivo, para que la EDAR consiga un buen rendimiento. A partir de los resultados obtenidos y con la información de la tarifa plana de €/kwh en España, se consigue estimar el beneficio neto que se obtendría en cada año futuro. 4. CONCLUSIONES Con los datos de la EDAR y los resultados de potencia calorífica obtenidos, se puede concluir, que la EDAR puede transformar su digestión aerobia en anaerobia, proporcionando así la posibilidad de producir biogás, que dará lugar posteriormente a la generación de energía eléctrica. Se ha comprobado que la EDAR cumple con las siguientes condiciones que exige una digestión anaerobia: -Gran cantidad de fangos -Decantador primario grande -Gran cantidad de DBO -Gran cantidad de nitrógeno -Fangos activos

1. INTRODUCTION The next project consists of the incorporation of renewable energies into the Spanish electricity system, thus promoting sustainable development. The construction of the WWTP (Wastewater Station) will take place in Costa Brava. This project will focus on, from the reactions made to the formation of biogas, study the balance of electrical power, which will be achieved with this type of renewable energy. Several energy possibilities can be obtained from the production of biogas, but in the project, we will focus on obtaining electricity generation. Its result will be the obtaining of annual electric power in front of the primary obtained, and its economic consequences. Currently, the use of all renewable energies, mainly wind and solar, has increased in Spain. Now we are willing to incorporate biogas as a source of energy, which is an advantage, since we do not depend on the land, we can proceed to install the WWTP anywhere in Spain. By replacing fossil fuels with renewable energies, we are reducing harmful emissions in the atmosphere such as C02, acid rain (S02 and N0x), considered a great threat to the environment. 2. METHODOLOGY In general, to obtain the dimensioning of the WWTP, information must be obtained from the weather data of the Costa Brava. However, for the production of biogas, this is not necessary, so it has an advantage in this aspect.In the sizing of the plant for a renewable energy system, the study of the energy needs of the treatment plant must be carried out in advance in order to meet the demand of the users. However, the network is connected to the electricity grid, so it is not necessary to satisfy all the energy demand.The necessary purification treatments will be implemented, obtaining the water quality demanded. It was designed for a population of 175,000 inhabitants, for which in the past the urban ones were used, the industrial waters were discarded. With this, the subsequent debugging process can be improved.At the beginning, we will focus on the general operation of a WWTP: Pre-treatment Physical treatments, which separate the pollution that is floating or suspended in the waters. With this process we avoid that these particles damage the subsequent equipment. They are differentiated between: -Greening -Greening –Degreasing Primary decay This part, for the production of biogas, it is convenient that the decanter used large sea. Here most of the sedimentary solids are separated. Biological Treatment We take the water to biological reactors, where organic matter will be degraded by biological sludgeSecondary decay In this case, we will separate the biological sludge from the purified water, passing these first steps in the sludge line. In the sludge line, they will be treated and conditioned. Tertiary treatment Destined to improve the characteristics of the water. The process consists in eliminating microorganisms and water for their use. We must also add the plant where the sludge will be separated for its methanization.We need to obtain a good methane concentration so that the electric generation process is profitable. A check of the concentration of the effluent outlet will be required, it must not exceed the minimum purity levels required in the EU according to DIR 91/271 / EEC. 3. RESULTS Our objective is to achieve a positive power balance, so that the WWTP achieves a good performance. Based on the results obtained and with the flat rate information of € / kwh in Spain, it is possible to estimate the net benefit that would be obtained in each future year. 4. CONCLUSIONS With the data from the WWTP and the obtained calorific power results, it can be concluded that the WWTP can transform its aerobic digestion into anaerobic, thus providing the possibility of producing biogas, which will subsequently lead to the generation of electrical energy. It has been verified that the WWTP complies with the following conditions that require an anaerobic digestion:-Large amount of mud-Large primary scavenger-Big quantity of BOD-Great amount of nitrogen-Fangos active. Existing international agreements such as the Paris agreements or the Kyoto Protocol, lead us to think about the capacity we have to reduce pollution worldwide, in turn promoting new technologies, promoting sustainable development. We know why, at the beginning of this century there was the emergence of renewable energies in Europe, prevailing photovoltaic and wind energy, and to a lesser extent, biomass and biogas Some countries such as Germany led the incentive policy, but the latter have been varying according to the economic crisis and public deficits. Actually, we are pleased to carry out the project to obtain biogas, since it is the cleanest energy available, since it avoids the emission of carbon dioxide and methane gas at all times, controlling this through an aerobic process. However, in Spain, biogas is discriminated against wind and photovoltaic. There are difficulties when it comes to developing energy crops profitably due to thescarce rainfall in the country, so we only have 30 anaerobic digestion plants, compared to 8,000 in Germany. The main objective, due to the state in which we are in Spain, will be to increase the profitability of the biogas project, following the following paths: 1. Reduce the investment cost, which in our case will be based on increasing the production efficiency of the plant. 2. Reduce the cost of operation. 3. Give added value to the product, in this case to biomethane.