Producción eficiente de biogás en un digestor mediante compresores de rotores de uña fiables

GK Woerden, Netherlands De una planta de tratamiento de aguas residuales a una fábrica de energía, la visión de la asociación de aguas residuales Valei en Veluwe se ha hecho realidad. La ultramoderna planta de tratamiento de aguas residuales RWZI Amersfoort es una de las ocho de Valei en Veluwe que utilizan la energía liberada durante el tratamiento de aguas residuales para generar electricidad a partir de biogás y producir fertilizantes artificiales con el fosfato obtenido. Parte del biogás producido en un sistema de circulación se devuelve al digestor para aumentar la eficacia del proceso de fermentación. Este proceso utiliza compresores de rotores de uña Mink de Busch. Dichos compresores sin aceite tienen certificación ATEX y garantizan la circulación segura y constante del biogás.
Fig. 1: RWZI Amersfoort es una de las ocho plantas de tratamiento de aguas residuales de Valei en Veluwe que también generan electricidad y fertilizantes artificiales como «fábricas de energía». Source: RWZI Amersfoort
Fig. 1: RWZI Amersfoort es una de las ocho plantas de tratamiento de aguas residuales de Valei en Veluwe que también generan electricidad y fertilizantes artificiales como «fábricas de energía». Source: RWZI Amersfoort

La planta de tratamiento de aguas residuales convencional RWZI Amersfoort (Fig. 1), que existe desde 1973, se renovó completamente en 2009. En 2014, la planta de tratamiento de aguas residuales se convirtió en una «fábrica de energía», para una población equivalente a 300 000 habitantes La producción de biogás genera 1200 kW de electricidad por hora en tres plantas de cogeneración. Esta electricidad abastece a la planta de tratamiento de aguas residuales de forma totalmente autosuficiente y también puede suministrar a la red pública suficiente electricidad para satisfacer las necesidades de unos 600 hogares.

Durante el proceso de fermentación y el drenaje de los lodos también se recuperan materias primas como fosfato o nitrógeno. El fosfato también se obtiene de los filtrados de la prensa tamizadora o de la centrifugadora. Se utiliza para producir fertilizantes de alta calidad directamente en la planta de tratamiento de aguas residuales, donde se envasa como granulado. Gracias a este proceso, la planta produce y vende alrededor de 900 toneladas de fertilizantes artificiales de alta calidad cada año.

En RWZI Amersfoort hay tres digestores en funcionamiento. Los compuestos orgánicos de carbono se eliminan del lodo crudo, que se espesa previamente por deshidratación, mediante procesos de degradación microbiológica. De este modo se produce gas de digestor, una mezcla de gases cuyo componente esencial es el metano y que se utiliza como biogás en plantas de cogeneración. Para obtener el máximo rendimiento posible de biogás, una parte de los lodos de la depuradora se bombea desde el digestor a través de una tubería circular, se calienta y se vuelve a introducir. Así aumenta la temperatura en el digestor, que idealmente debería estar entre 36 y 37 grados centígrados. Parte del biogás resultante circula (Fig. 2) con el fin de proporcionar una distribución uniforme de la temperatura. 



Fig. 2: Esquema de funcionamiento de un digestor de RWZI Amersfoort. Los compresores Mink se utilizan para transportar parte del biogás producido en el ciclo. Source: Busch Dienste GmbH

El biogás de la parte superior del digestor se transporta con los compresores Mink a través de inyectores hasta la parte inferior del digestor y a continuación se introduce en los lodos de depuradora. A medida que las burbujas de gas se elevan en los lodos de depuradora, se mezclan con los lodos en circulación para lograr una distribución homogénea de la temperatura. El calentamiento del biogás en el interior de los compresores Mink provoca un nuevo aumento de la temperatura de los lodos de depuradora. Este proceso genera entre 450 y 500 metros cúbicos de biogás por hora en los tres digestores.

Hasta 2015, se utilizaban compresores de paletas rotativas lubricados con aceite para la circulación de biogás en los digestores. Para Fons Houtveen, director técnico, estos compresores causaban un gran inconveniente, ya que la humedad transportada junto con el biogás se acumulaba en el circuito de aceite de los compresores de paletas rotativas. Esto reducía las propiedades de lubricación y sellado del aceite en los compresores e impedía un funcionamiento seguro a una sobrepresión constante. La única manera de minimizar este problema era rellenar o reemplazar dos litros de aceite por compresor cada día. Fons Houtveen buscaba una solución técnica y, tras saber de otra planta de tratamiento de aguas residuales que ya había cambiado con éxito a los compresores sin aceite Mink de Busch (Fig. 3), vio que la solución era muy satisfactoria. Fons Houtveen se puso en contacto con Busch BV. Los especialistas en aplicaciones de Busch analizaron de cerca la aplicación y recomendaron cuatro compresores Mink de dos tamaños diferentes con un diseño con certificación ATEX (categoría 3/2 IIA T2 (i/o)) para la circulación de biogás. Los están utilizando desde agosto de 2017.


Fig. 3: Compresión y transporte consiguiente de biogás mediante cuatro compresores Mink de Busch. Source: Busch Dienste GmbH

El biogás circula por cada digestor durante 20 minutos. Los cuatro compresores Mink están en funcionamiento durante este proceso. Los dos compresores con mayor caudal transportan el biogás cerca del suelo hasta el centro del digestor, donde el nivel de llenado de los lodos de depuradora puede llegar a alcanzar los 20 metros. Dos compresores Mink de menor caudal transportan el biogás a los inyectores situados cerca del borde del digestor, donde el nivel de llenado es más bajo debido al fondo cónico. Después de 20 minutos, el sistema de control automático enciende los cuatro compresores Mink para el siguiente digestor mediante válvulas. La presión máxima a la que se introduce el biogás en los lodos de depuradora es una sobrepresión de 2 bar.

Gracias a la compresión completamente libre de fluidos de los compresores Mink, el biogás no entra en contacto con ningún fluido de trabajo. La temperatura relativamente alta del interior de los compresores impide a su vez que la humedad del biogás se condense durante el proceso de compresión. Fons Houtveen está sorprendido por el funcionamiento prácticamente sin mantenimiento de estos compresores en seco. Al principio comprobaba el estado y la calidad del aceite en los engranajes de todos los compresores Mink todos los días. Sin embargo, dejó de hacerlo al cabo de un mes tras darse cuenta de que no había ningún cambio visual en el aceite y que su cantidad seguía siendo la misma. Un técnico de servicio de Busch lleva a cabo una vez al año el mantenimiento como medida preventiva.
En este proceso, se cambia el aceite de engranajes de los compresores Mink. La cantidad de llenado es de un litro en cada compresor Mink, es decir, la mitad de la cantidad diaria que se necesitaba en el pasado.  

Desde su puesta en marcha en 2017, los compresores Mink funcionan sin fallos, y mucho menos averías. Por ello, Fons Houtveen elogia la fiabilidad con la que garantizan una circulación continua de biogás las 24 horas del día y contribuyen así a la producción efectiva de biogás. Además, también han ayudado a reducir significativamente el esfuerzo y los costes de mantenimiento. 


Categorías
¿Quiere saber más?
Póngase en contacto
con nosotros directamente (Busch España):
+34 93 861 61 60 Formulario de contacto