Innovador concepto de reciclaje de lodos de depuradora en la planta de Halle

La Ordenanza sobre lodos de depuradora, que entró en vigor el 3 de octubre de 2017, da lugar a una reestructuración del aprovechamiento de lodos de depuradora. Además, la nueva versión de la Ley de Fertilizantes y la Ordenanza de Fertilizantes restringen severamente el uso de lodos de depuradora agrícolas. Esta restricción de la producción de lodos de depuradora relacionados con el suelo conduce a un aumento de la utilización térmica de los lodos de depuradora. Según las estimaciones disponibles, el volumen de lodos de depuradora destinados a la monocombustión aumentará hasta superar los 1,2 millones de toneladas anuales en 2032. Sin embargo, las actuales capacidades de incineración en Alemania solo cubren aproximadamente la mitad de estos volúmenes. La escasez en la capacidad de incineración en Alemania y el consiguiente aumento de los costes de incineración están obligando a los operadores de plantas depuradoras a actuar.

Desde que entró en vigor la Ordenanza sobre lodos de depuradora, muchos operadores de plantas depuradoras y eliminadores de lodos han estado buscando cada vez más alternativas posibles al reciclaje de lodos de depuradora relacionados con el suelo y a los procesos de recuperación de nutrientes. Para el año 2023, los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales deberán presentar un informe sobre las medidas que pretenden tomar con respecto a la recuperación de fósforo y cómo organizarán la eliminación de los lodos.

Vista previa de toda la planta de utilización de lodos de depuradora en Halle-Lochau (rendering)

Un enfoque prometedor en este sentido podría ser la creación de pequeñas instalaciones de incineración descentralizadas, como la de Halle-Lochau en Sajonia-Anhalt. En Halle-Lochau está prevista la construcción y explotación de una planta de monocombustión de lodos de depuradora con generación de energía propia a través de una turbina de vapor y un generador. La monoincineración de lodos de depuradora se basa en el proceso de sludge2energy GmbH (S2E) y tiene lugar en un horno de lecho fluidizado estacionario. La tecnología de lecho fluidizado estacionario se ha establecido como un proceso probado para la utilización térmica de los lodos de depuradora. Este representa una tecnología particularmente eficiente y de bajas emisiones para las plantas de incineración. La planificación y la instalación de la planta serán realizadas por sludge2energy GmbH, una empresa conjunta de HUBER SE y WTE Wassertechnik GmbH, una filial de EVN AG.

La solicitud de decisión preliminar se preparó para el tratamiento de lodos de depuradora en el emplazamiento de Halle-Lochau de conformidad con el artículo 9 de la Ley Federal de Control de las Inmisiones (BImSchG) La decisión preliminar positiva concedida en la solicitud está disponible desde 2018. La presentación de los documentos de licencia de obras tuvo lugar en otoño de 2018. El arranque de la operación continua de la planta está previsto para el verano de 2020.

Proyecto de planta de la monocombustión de lodos de depuradora de Halle-Lochau

Extracto de la solicitud preliminar - trazado del emplazamiento

La planta de incineración de lodos monoacuáticos S2E se construirá en una zona industrial y comercial de Sajonia-Anhalt. La superficie necesaria para la planta, incluyendo las zonas de tráfico y almacenamiento necesarias, es de aproximadamente 6.000 m².

En el emplzamiento para el reciclado de lodos de depuradora, tanto los lodos deshidratados (25 % MS) como los lodos de depuradora municipales completamente secos externamente (90 % MS) serán tratados térmicamente en el futuro. La planta está diseñada para procesar 33.000 toneladas de lodos de depuradora deshidratados, así como 2.750 toneladas de lodos secados externamente.

Las plantas de incineración de lodos de depuradora son instalaciones de combustión para la incineración de residuos de conformidad con las disposiciones de la Ordenanza sobre incineración y coincineración de residuos (17.º BImSchV). Por lo tanto, la construcción y operación de plantas estacionarias de eliminación de residuos de acuerdo con la frase 1 del apartado 1 del artículo 4 de la Ley Federal de Control de Inmisiones (BImSchG) generalmente requieren un procedimiento de aprobación conforme a la ley de control de inmisiones. La instalación está sujeta a homologación si el tipo de instalación se especifica en el anexo de la 4.ª BImSchV y se alcanza el umbral de potencia / capacidad de la planta allí especificada. La capacidad de la planta para el aprovechamiento térmico de lodos de depuradora será de < 50 t/día de lodos de depuradora en el proceso de secado y alrededor de 2,9 t/h de lodos de depuradora en el proceso de incineración. Por consiguiente, el proyecto de construcción y explotación de la planta de reciclado de lodos de depuradora en el emplazamiento de Halle-Lochau se ajusta a la clasificación según la 4.ª BImSchV para una planta que requiera un permiso de acuerdo con la BImSchG. De acuerdo con el estado actual de planificación, la monocombustión de lodos de depuradora debe realizarse de acuerdo con la 4.ª BImSchV, Ordenanza sobre instalaciones sujetas a licencia, anexo núm. 8.1.1.4. Por lo tanto, se requiere un procedimiento de autorización simplificado de acuerdo con el artículo 19 de la BImSchG sin participación del público.

La planta de aprovechamiento térmico de lodos de depuradora está diseñada de tal manera que se maximizan los límites de rendimiento especificados por el procedimiento de autorización simplificado. La utilización térmica de los lodos de depuradora consiste principalmente en:

  • Recepción de combustible,
  • Secado,
  • Combustión y caldera,
  • Recuperación de energía (turbina de contrapresión),
  • Limpieza de gases de combustión en 2 etapas,
  • Chimenea con medición de emisiones y
  • Silo de cenizas.
Esquema de planta de la monocombustión de lodos de depuradora en Halle-Lochau

Primero se seca un flujo parcial de los lodos de depuradora deshidratados en el secador de cinta de baja temperatura tipo BT 20 de HUBER SE. La parte seca del flujo de lodos de depuradora hasta el 90% de residuo seco se vuelve a mezclar con el resto de lodos de depuradora deshidratados antes de la incineración hasta aprox. el 45% de MS para garantizar una incineración autosuficiente. La mezcla posterior se adapta al lecho fluidizado y depende también de la calidad de los lodos de depuradora. El suministro de calor necesario para el secador lo proporciona el calor residual de la combustión.

La planta de monocombustión Halle-Lochau no se realiza en una planta de tratamiento de aguas residuales y por lo tanto requiere el diseño de una prácticamente libre de aguas residuales de toda la planta. Por lo tanto, debe prestarse especial atención a la eliminación segura o al reciclado de los vapores procedentes del secado de los lodos de depuradora. La variante considerada del secado de lodos de depuradora casi libre de aguas residuales en forma de secador aire-escape ha demostrado ser un concepto de secado eficiente y económico. El aire de escape del secador de cinta se conduce a un sistema de tratamiento químico del aire de escape por separado. Las aguas residuales del depurador de ácido son una solución de sulfato de amonio (SSA) que se utiliza como fertilizante en la agricultura. Los residuos que surgen en la etapa de lavado alcalino pueden llegar hasta el proceso de combustión debido a su pequeña cantidad.

En Halle-Lochau, los lodos de depuradora se procesan térmicamente en un horno de lecho fluidizado estacionario de sludge2energy (S2E-Fluidizer) planificado individualmente. El sistema de combustión está diseñado de tal manera que los lodos de depuradora suministrados pueden utilizarse térmicamente en funcionamiento continuo sin necesidad de combustibles adicionales. El vapor generado en la caldera se utiliza para generar energía a través de una turbina de vapor a contrapresión. El vapor de escape de la turbina se utiliza principalmente para secar los lodos de depuradora deshidratados. La demanda de energía eléctrica de la planta de termorreciclado puede abarcarla el concepto de energía optimizada. Se instala un sistema de limpieza de gases de combustión en seco. Esto significa que no hay que tratar por separado las aguas residuales del sistema de depuración de gases de combustión. Los valores límite de emisión requeridos de acuerdo con la 17.ª BImSchV se cumplen con seguridad gracias al diseño del sistema de limpieza de gases de combustión. La limpieza de los gases de combustión está diseñada de tal manera que las cenizas de los lodos de depuradora se separan casi completamente de los gases de combustión mediante una separación previa antes de añadir los sorbentes. Esta ceniza puede ser utilizada para la recuperación posterior de fósforo.

Las tasas más altas de recuperación de fósforo con destrucción simultánea de todos los contaminantes se logran mediante la monocombustión de lodos de depuradora con el posterior reciclaje P de las cenizas de lodos de depuradora resultantes. La masa de los lodos de depuradora a eliminar se reduce a un 10 % aproximadamente mediante secado e incineración. Las cenizas de lodos de depuradora de baja emisión procedentes de la incineración en lecho fluidizado en la planta de Halle-Lochau (aprox. 4.000 t/a) representan un importante portador de fósforo y, por lo tanto, una valiosa materia prima para la futura producción de fertilizantes a base de fósforo.

El marco jurídico actual para el reciclado de lodos de depuradora plantea grandes retos a los operadores de plantas depuradoras. El traslado del tamaño de la planta de incineración a otros emplazamientos en Alemania puede llevar a una rápida expansión de las capacidades de monoincineración y contribuir de forma decisiva a resolver la situación de emergencia existente en materia de eliminación de lodos de depuradora. Por lo tanto, las plantas de monocombustión descentralizadas pueden ser un componente esencial de un concepto de reciclaje de lodos de depuradora con visión de futuro en Alemania.