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ENERGÍA Y AGUA 2017
Eficiencia energética, optimización de digestión anaerobia y revalorización de biogás en los procesos de depuración de
aguas residuales
Sergio Bolinches SánchezResponsable de Ingeniería de Proyectos de O&[email protected]
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia – Codigestión.
4. Revalorización del Biogas
5. Eficiencias energética en nuevas EDAR.
ÍNDICE
Energia y agua 2017
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia
4. Revalorización del Biogás - Cogeneración
5. Codigestión.
ÍNDICE
Energía y agua 2017
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1. Líneas de negocio
2. Referencias Nacionales e
Internacionales
3. Medios Humanos.
Energía y agua 2017
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1. Líneas de negocio
Operación y mantenimiento de estaciones de tratamiento de
aguas
Ingeniería, obras hidráulicas y
emisarios submarinos
Valorización de residuos.
Investigación, Desarrollo e
Innovación (I+D+i)
Líneas de negocio
ENERGÍA Y AGUA 2017
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Implantación
1. Líneas de negocio: Delegaciones DAM
Energía y agua 2017
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1. Líneas de negocio : EDARs en Europa
> 300 EDARs en España
Energía y agua 2017
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Principales datos de la empresa
LODOS TRATADOS
AGUA TRATADA
EQUIPO HUMANO
900empleado
s
274.000Tn MH/año
9.500.000habitantes
equivalentes
817.000.000m3/año caudal tratado
1. Líneas de negocio
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: O&M
• Operación & Mantenimiento de Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR)
• Operación & Mantenimiento de Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (ETAP)
• Operación & Mantenimiento de Desaladoras
• Operación & Mantenimiento de Tratamientos Terciarios
Operación y mantenimiento de estaciones de tratamiento de aguas
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: O&M
Operación y mantenimiento de estaciones de tratamiento de aguas
•350,000 m3/día•1.333.300 Hab/ eq
EDAR PINEDO I Y II (Valencia)
•120.000 m3/día•480.000 Hab/eq
EDAR Crispijana(Vitoria)
•105.000 m3/día•350.000 Hab/eq
EDAR Guadalquivir (Sevilla)
•18 EDARs•7.039 m3/día•53.888 Hab/eq
Agrupación EDARs Zona Alicante
Centro
•75.000 m3/día•400.000 Hab/eq
EDAR Granollers(Barcelona)
•6.000 m3/día•30.000 Hab/eq
EDAR Pobra do Caramiñal (A Coruña)
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: Obras DAM
• Construcción de Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR)
• Construcción de Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (ETAP)
• Construcción de Desaladoras
• Construcción de Plantas de Tratamiento de Residuos
• Obras Marítimas (Emisarios, Dragados, Obras portuarias)
Ingeniería, obras hidráulicas y emisarios submarinos
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: Obras DAM
Ingeniería, obras hidráulicas y emisarios submarinos
Presupuesto: 17.040.919 €
EDAR Benicarló (Castellón)
Presupuesto: 3.753.227 €
Planta Compostaje “La Vintena” (Valencia)
Presupuesto: 3.753.227 €
Tratamiento Terciario EDAR
Moraira (Alicante)
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: Gestión de Residuos
274.000 Tn MH /año
Volumen de fangos gestionados
Planta LocalizaciónCapacidad
tram iento residuos (T/año)
Planta Com postaje y Tratam iento Residuos
Som ozas.A Coruña 575.000
Planta Com postaje"La Vintena" Valencia 30.000
Planta Com postaje Cidacos Rioja 25.000
Planta Residuos Industriales Tudela Navarra 60.000
Vertedero Serós. Proyecto Lleida 170.000
Valorización de residuos
Gestión de los residuos producidos en
las EDARs
Gestión de instalaciones de valorización de
residuos
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: Gestión de Residuos
Valorización de residuos
•575.000 Tn/año
Planta de Tratamiento de
Residuos As Somozas(A Coruña)
30.000 Tn/año
Planta de Valorización de Residuos La Vintena
(Valencia)
25.000 Tn/año
Planta Compostaje Lodos
Calahorra (La Rioja)
60.000 Tn/año
Planta Residuos Industriales
Tudela (Navarra)
170.000 Tn/año
Vertedero Serós(Lleida)
•107.000 Tn/año
Codigestión Lodos EDAR
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio: I+D+i
Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i)
ODEON. Desarrollo de un proceso de biorreactor de membranas para la gestión de efluentes salinos
ANADRY. Dry anaerobic digestion as an alternative management & treatment solution for sewage sludge
SAVING-E. Two-Stage Autotrophic N-remoVal for maINstreamsewaGe trEatment
PHORWATER. Integral Management Model for Phosphorus recoveryand reuse from Urban Wastewater
Energía y agua 2017
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.
2. Líneas de negocio
Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i)
ITACA. Tratamiento de las aguas residuales de alto contenido en materia orgánica y sales mediante elempleo de procesos de membrana
Tratamientos anaerobios de aguas
Aprovechamiento energético de lodos de EDAR
AQUAelectra. Tratamientos bioelectrogénicosaplicados a la depuración de aguas residuales
Energía y agua 2017
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3. Medios Humanos
DAM cuenta con un equipo humano
multidisciplinar con una amplia experiencia
y especialización técnica.
900 Trabajadores
224 Titulados medios
o superiores
Energía y agua 2017
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Capacidad 1.738.000 he
EDAR PINEDO (VALENCIA)
Energía y agua 2017
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Capacidad 199.000 he
EDAR ALBUFERA SUR (VALENCIA)
Energía y agua 2017
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Capacidad 186.600 he
EDAR CARRAIXET (VALENCIA)
Energía y agua 2017
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia – Codigestión.
4. Revalorización del Biogas
5. Eficiencias energética en nuevas EDAR.
ÍNDICE
Energía y agua 2017
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Auditorias energéticas
Instalación motores alta eficiencia
Desodorización localizada y automatización
Optimización energética bombeos (elevación,
recirculación, etc)
Optimización energética Pretratamientos
Automatización y Optimización de la aireación
− Sustitución de difusores o ampliación parrillas
− Sustitución de equipos de aireación
− Automatización y control
Automatización y gestión de tratamientos terciarios
EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
AUDITORÍAS ENERGÉTICAS
1. ANÁLISIS INFORMACIÓN: MAPA DE CONSUMOS
2. DIAGNÓSTICO DE LAS INSTALACIONES
3. PLANIFICACIÓN ACTUACIONES
4. EJECUCIÓN ACTUACIONES
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS: VUELTA A PTO 1
EDAR PINEDO
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
AHORROS EN ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA RESIDUAL
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDARs EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: SISTEMAS DIFUSIÓN DE AIRE
1. ENVEJECIMIENTO: SUSTITUCIÓN DIFUSORES
2. ENSUCIAMIENTO: LIMPIEZA CON ÁCIDO FÓRMICO
3. SOBREPRESIONES: AMPLIACIÓN PARRILLA DIFUSORES
Energía y agua 2017
DIFUSORES NUEVOS DIFUSORES USADOS
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: SUSTITUCIÓN DE DIFUSORES EN EDAR
FUENTE: GRUPO AGUAS DE VALENCIA
CONSUMO MEDIO ANTES Y DESPUÉS DEL CAMBIO DE DIFUSORES
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: SUSTITUCIÓN DE DIFUSORES EN EDAR
FUENTE: GRUPO AGUAS DE VALENCIA
AMORTIZACIÓN:
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: LIMPIEZA CON ÁCIDO FÓRMICO DIFUSORES
VARIACIÓN DE PRESIÓN TRAS LIMPIEZA
EDAR BUÑOL-ALBORACHE
FUENTE: OMS-SACEDE, SA
Energía y agua 2017
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RESULTADOS OBTENIDOS: EDAR ORIHUELA
Caudal (m3/día): 6.829Población servida (he): 47.630Rendimientos (%)SS: 94 DBO5: 98 DQO: 92
LEVITACIÓN MAGNETICA
Energía y agua 2017
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4
DEPURACIÓN DE AGUASDEL MEDITERRÁNEO
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS DE AEREACIÓN
caudal (Nm3/h) Consumo HST (kw) Ratio HST kw/m3/h1200 29,2 0,024331300 30,6 0,023541400 32,2 0,023001500 33,7 0,022471600 35 0,021881700 36,3 0,021351800 37,6 0,020891900 38,9 0,020472000 40,3 0,020152100 41,6 0,019812200 42,9 0,019502300 44,3 0,019262400 46,1 0,019212500 48 0,019202600 50 0,019232700 52,1 0,019302800 54,3 0,019392900 56,6 0,019523000 59 0,019673100 61,6 0,019873200 64,2 0,020063300 66,8 0,020243400 68,9 0,02026
Media 0,02055
Frecuencia SEM40 (Hz) Velocidad(rpm) Caudal(m3/h) Caudal(Nm3/h) Consumo SEM40TR(kw) Ratio SEM40 kw/m3/h50 2200 2853 2658,26 67,7 0,0254748 2112 2700 2515,70 63,9 0,0254046 2024 2547 2373,14 60,6 0,0255444 1936 2475 2306,06 57 0,0247242 1848 2340 2180,27 53,4 0,0244940 1760 2160 2012,56 49,4 0,0245538 1672 2070 1928,70 46,2 0,0239536 1584 1935 1802,92 43,1 0,0239134 1496 1818 1693,90 40,3 0,0237932 1408 1665 1551,35 37,4 0,0241130 1320 1557 1450,72 34,9 0,0240628 1232 1440 1341,71 32,3 0,02407
Media 0,02450
RATIOS SOPLANTE ROOT SEM40
RATIOS LEVITACIÓN HST 2500
RESULTADOS OBTENIDOS: EDAR ORIHUELA
Energía y agua 2017
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DEPURACIÓN DE AGUASDEL MEDITERRÁNEO
Resultados Ratios por puntos
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS DE AEREACIÓN
0,01700
0,01900
0,02100
0,02300
0,02500
0,02700
0,02900
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
HST 2500
Ahorro Medio = 20%
Periodo Amortización < 6 años
CURVA ROJA: SOPLANTE CONVENCIONAL
CURVA AZUL: LEVITACIÓN
RANGO DE CAUDAL
RESULTADOS OBTENIDOS: EDAR ORIHUELA
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: FUNCIONAMIENTO A CICLOS - VENTAJAS
PERMITE ELIMINAR AMONIO Y NITRATOS EN INSTALACIONES NO DISEÑADAS PARA ELLO
MEJORA DE LA SEDIMENTABILIDAD DEL FANGO ( IVF)
SE REDUCE LA TURBIDEZ DEL EFLUENTE
SELECCIÓN MICROBIOLÓGICA: SE REDUCEN O DESAPARECEN LOS EPISODIOS DE FILAMENTOSAS
MENOR CONSUMO ENERGÉTICO
MAYOR CONTROL DEL CONTENIDO DE AMONIO Y NITRATOS EN EL EFLUENTE
EN CASO DE DESFOSTACIÓN, SE REDUCE LA DOSIS NECESARIA DE CLORURO FÉRRICO
DESARROLLO DE UNA PLATAFORMA PROPIA
ACN+
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: EJEMPLO EDAR ORIHUELA - COSTA
EDAR ORIHUELA COSTA
CAUDAL DE PROYECTO: 12.000 m3/h4 LÍNEAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO EN FLUJO PISTÓN, CON CÁMARA ANÓXICAAUTOMATIZACIÓN CON SONDAS DE OXÍGENO
ACTUACIONES REALIZADAS:
1. INSTALACIÓN DE VÁLVULAS DE REPARTO DE AIRE AUTOMATIZADAS EN CADA LÍNEA2. INSTALACIÓN DE SONDAS DE AMONIO3. AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO INTEGRANDO LAS SONDAS DE OXÍGENO Y
AMONIO: FUNCIONAMIENTO A CICLOS
RESULTADOS:
REDUCCIÓN DEL CONSUMO GLOBAL EDAR: 15,5 %AMORTIZACIÓN: < 4 AÑOS
Energía y agua 2017
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
OPTIMIZACIÓN DE LA AIREACIÓN: EJEMPLO EDAR ORIHUELA - COSTA
PUESTA EN MARCHA CAMBIOS
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EFICIENCIA ENERGÉTICA - EDAR EN SERVICIO
AUTOMATIZACIÓN Y GESTIÓN DE TRATAMIENTOS TERCIARIOS
DESTINOS: ACEQUIA DEL OROACEQUIA DE FAVARA
AGUA REGENERADA (cumple RD 1620/2007)SS = 4 mg/lTurbidez = 2 ntuEscherichia Coli < 20 ufc/100 mlNemátodos intestinales = ausencia
BOMBEO DECANTACIÓNFÍSICO‐QUÍMICO DESINFECCIÓN UVFILTRACIÓN
AGUADEPURADA
AGUAREGENERADA
AGUA DEPURADA (cumple RD 509/1996)SS = 7 mg/lDBO5 = 5 mg/lDQO = 25 mg/lNtotal = 8,3 mg/lPtotal = 0,85 mg/lEscherichia Coli = 105 ufc/100 mlNemátodos intestinales = ausencia
TRATAMIENTO TERCIARIO DE PINEDO
SSCONTROL
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia
4. Revalorización del Biogas - Cogeneración
5. Codigestión.
ÍNDICE
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DIGESTIÓN ANAEROBIA3
Total EDARC.V.
DigestiónAnaerobia
Nº EDAR 449 20
hm3/año 502 325
he tratados 6.066.731 3.654.533
Consumo (gWh/año) 212 107
kWh/m3 0,42 0,33
gr MS/m3 167 145
Energía y agua 2017
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DIGESTIÓN ANAEROBIA3
PRINCIPALES PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO
PROBLEMÁTICA ACTUACIONESFALTA DE TEMPERATURA EN PROCESO •AISLAMIENTO TÉRMICO DE LOS DIGESTORES
•RECUPERAR PÉRDIDA EFICIENCIA INTERCAMBIADORES•BOLSAS DE GAS EN CIRCUITO RECIRCULACIÓN•CONTROL DEL CAUDAL RECIRCULADO
PÉRDIDA DE VOLUMEN ÚTIL DIGESTOR / ACUMULACIÓN DE RESIDUOS
•TAMIZADO DEL FANGO•CORRECTA ELIMINACIÓN DE ARENAS•FALTA DE AGITACIÓN – CAMINOS PREFERENCIALES
FALTA DE CAPACIDAD DIGESTOR •SISTEMAS DE HIDRÓLISIS PREVIA DEL FANGO (SONIX,CROWN, BIOCRACK, ETC)
DETERIORO OBRA CIVIL SELLADO, SUSTITUCIÓN CÚPULA, ETC
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DIGESTIÓN ANAEROBIA3
CALORIFUGADO DE LOS DIGESTORES
EDAR PINEDO.- DIGESTORES SIN CALORIFUGADO EDAR PINEDO.- DIGESTORES CON CALORIFUGADO
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DIGESTIÓN ANAEROBIA3
VACIADO Y LIMPIEZA DE DIGESTORES
EDAR QUART – BENAGER. RAMPA DE ACCESO DE MAQUINARIA EDAR PINEDO 1. VACIADO Y LIMPIEZA DE DIGESTOR
Energía y agua 2017
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DIGESTIÓN ANAEROBIA3AGITACIÓN DE DIGESTORES (SISTEMA ROTAMIX)
EDAR NOVELDA – MONFORTE DEL CID
Energía y agua 2017
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DIGESTIÓN ANAEROBIA
HIDRÓLISIS PREVIA DEL LODO
EDAR GANDIA: SISTEMA CROWN.
EDAR SAGUNTO:TRATAMIENTO DE FANGOS CON ULTRASONIDOS.
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DIGESTIÓN ANAEROBIA
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
feb.‐03
abr.‐03
jun.‐03
ago.‐03
oct.‐03
dic.‐03
feb.‐04
abr.‐04
jun.‐04
ago.‐04
oct.‐04
dic.‐04
feb.‐05
abr.‐05
jun.‐05
ago.‐05
oct.‐05
dic.‐05
feb.‐06
abr.‐06
jun.‐06
ago.‐06
oct.‐06
dic.‐06
feb.‐07
abr.‐07
jun.‐07
ago.‐07
oct.‐07
dic.‐07
feb.‐08
abr.‐08
jun.‐08
ago.‐08
oct.‐08
dic.‐08
feb.‐09
abr.‐09
jun.‐09
ago.‐09
oct.‐09
dic.‐09
feb.‐10
abr.‐10
jun.‐10
ago.‐10
oct.‐10
dic.‐10
feb.‐11
abr.‐11
jun.‐11
ago.‐11
kWh cogeneración/mes
VACIADO Y LIMPIEZA DIGESTORREHABILITACIÓN SISTEMA AGITACIÓNINSTALACIÓN SONIX
COGENERACIÓN DE ENERGÍA EDAR SAGUNTO (2003 – 2011)
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia
4. Revalorización del Biogás - Cogeneración
5. Codigestión.
ÍNDICE
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REVALORIZACIÓN BIOGAS - COGENERACIÓN
COGENERACIÓN CON BIOGÁS Y CALENTAMIENTO DE FANGOS
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Potencia instalada (kWe) 8.225Nº motores instalados 19Nº microturbinas instaladas 3gWh/año cogenerados 27,25
kWh/Nm3 medio 1,90
Nm3 biogas/he tratado 5,7
Ratios de producción kWh/Nm3
Microturbinas 65 kW 1,61 – 1,75
Motor < 250 kW 1,83 – 2,02
Motor 250 – 400 kW 1,92 – 2,28
Motor > 400 kW 1,89 – 2,60
REVALORIZACIÓN BIOGAS - COGENERACIÓN
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COGENERACIÓN
ENERGÍA COGENERADA
9,2
17,716,2 16,6
15,4
23,3
25,4
27,2
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
gWh/
año
Energía y agua 2017
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COGENERACIÓN
ENERGÍA COGENERADA – ENERGÍA DE RED
50%
55%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
%
kWh consumo red kWh cogeneración
Energía y agua 2017
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COGENERACIÓN CON MOTORES COMBUSTIÓN INTERNA
EDAR PINEDO 2 (496 kWe)
EDAR NOVELDA – MOFORTE DEL CID (261 kWe)
Energía y agua 2017
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COGENERACIÓN CON MICROTURBINAS
EDAR PATERNA. MICROTURBINAS (2 X 65 kWe) EDAR RUBI. MICROTURBINAS (3 X 65 kWe)
Energía y agua 2017
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1. DAM – DEPURACIÓN DE AGUAS DEL MEDITERRANEO
2. Eficiencia energética en EDARs en servicio.
3. Optimización digestión Anaerobia
4. Revalorización del Biogas - Cogeneración
5. Codigestión.
ÍNDICE
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CODIGESTIÓN
SIMBIOSIS INDUSTRIA – EMPRESA EXPLOTADORA – GESTORES DE RESIDUOS – ADMINISTRACIÓN
Aprovechar las instalaciones de digestión anaerobia existentes para
valorizar energéticamente residuos y subproductos de origen industrial:
• Mayor producción de biogas y energía (reducción costes explotación EDAR)
• Reducción de costes de gestión de residuos para las industrias
• Reducción de vertidos incontrolados de alta carga en las EDAR
• Mayor número y distribución geográfica de instalaciones de valorización
energética de subproductos en la Comunidad Valenciana
• Reducción de la huella de carbono por tratamiento de aguas residuales
OBJETIVO:
ENERGÍA Y AGUA 2017
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CODIGESTIÓN
EDAR ALZIRA – CARCAIXENT.DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO SUBPRODUCTOS CODIGESTIÓN
EDAR NOVELDA - MONFORTE DEL CID. DEPÓSITO DE ALMACENAMIENTO
Energía y agua 2017
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CODIGESTIÓN4
• Subproductos o residuos no peligrosos
• Efluentes líquidos o pastosos (bombeables)
• Elevada carga orgánica (> 20.000 mg/l DQO)
• Bajo contenido en sulfatos y sulfuros
• Sin presencia de biocidas
• Sin volumen mínimo requerido
• Entrega en cubas, contenedor GRG o depósito
• Industria agroalimentaria y otras procedencias (biocombustibles y lixiviados
vertederos RSU, etc)
Requisitos de los subproductos a tratar por codigestión:
Energía y agua 2017
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CODIGESTIÓN
Albufera SurAlcoiAlmassoraAlzira – CarcaixentBenidormCastellón de la PlanaCuenca del CarraixetGandía la SaforNovelda – Monforte del CidOntinyent – AgullentPaterna Fuente del JarroPinedo 1Pinedo 2Pobla de FarnalsQuart BenagerSaguntUtiel
17 EDARs autorizadas en la CVpor la Consellería de Medio Ambiente
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CODIGESTIÓN
DATOS DE CODIGESTIÓN 2010 - 2011
2010 2011
Tn DQO subprod. codigestión 1.167 1.843
Energía cogenerada (kWh) 1.190.998 1.304.975
Potencial de tratamiento subproductos con instalaciones actuales:14.000 Tn DQO/año
Energía y agua 2017
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CODIGESTIÓN4
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
kWh red/mes kWh cogeneración/mes
INICIO CODIGESTIÓNINICIO COGENERACIÓN
SUMINISTRO DE ENERGÍA EDAR DE ALZIRA – CARCAIXENT (2009-2011)
Energía y agua 2017
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ENERGÍA Y AGUA 2017 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Sergio Bolinches SánchezResponsable de Ingeniería de Proyectos de O&[email protected]