La biodigestión de Lodos en la PTAR León.Ing. Rodrigo Osorio RamírezGerente de PTAR León, FYPASA

1. PTAR Municipal de León

1.1 Antecedentes:

Primera fase: 2,500 L/s, en tratamiento primarioy 500 L/s en tratamiento secundario yestabilización de lodos vía biodigestiónanaerobia. En septiembre del año 2000,concluyó la construcción de la planta y en esamisma fecha inició su operación.

El proyecto original contempló la infraestructuranecesaria para la generación de biogás:

3 biodigestores de 10500 m3

Segunda fase: 2500 L/seg tratamiento primario1000 L/s en tratamiento secundario. Se firma eltercer convenio modificatorio al CPS paraampliar la capacidad en 500 L/seg entratamiento secundario. Inicia operación en2008

Con el inicio de operación de laPTAR se comienza a generar biogás,dicho subproducto es consideradoen el CPS como propiedad delorganismo operador , SAPAL. Nohay aprovechamiento del biogás,todo es quemado en una antorcha.

Teniendo una disponibilidad debiogás de 6000 m3/día- digestor.Hasta 2008 es cuando se inicia eluso como combustible en lascalderas para calentamiento de losbiodigestores.

1. PTAR Municipal de León

Con fecha 2 de marzo de 2010, secelebró un cuarto conveniomodificatorio al CPS, Se acuerdala construcción del Modulo deDesbaste (MD) para tratar 150L/seg de las aguas residuales dealtas cargas orgánicas y químicas.

Con el inicio de operación del MDse incrementó el uso de energíaeléctrica y fue lo que detonó elconvenio de Aprovechamiento delbiogás para la cogeneración deenergía eléctrica y térmica.

1. PTAR Municipal de León

En octubre de 2010 se firma elconvenio de aprovechamiento debiogás.

Se acuerda con el SAPAL el pago deuna contraprestación actualizableconforme al INPC.

La inversión corre a cargo deEcosys III

En una primera etapa se instalan 2equipos de cogeneración de 770Kwe.

Sedimentador PrimarioDesarenadorPretratamientoAfluente

Cárcamo debombeo

Biofiltro

Sedimentador Secundario

Tanque de contacto cloro

Tanque biogás

Digestor anaerobio

Quemador de biogás

Filtro prensa

Calderas

Tanques de gas LP

1.2 Diagrama de flujo

PTAR Municipalplanta general

2. DIGESTIÓN ANAEROBIAY COGENERACIÓN

• 2 equipos de cogeneración Wascor770 Kweh. De tipo encabinado.

• 1 Gas Holder de 1000 m3 de doble membrana.

• 1 lavador de biogás para remoción de H2S.

• 2 incrementadores de presión• 1 Condensador de biogás.• Sistema de interruptores de

hexafloruro.• 2 transformadores de 460/13800 V.

Isométrico, cogeneración

3. Análisis Técnico

Fuente: Evaluación técnica-económica de la PTAR León. Informe técnico GIZ

Producción de lodos

Fuente: Evaluación técnica-económica de la PTAR León. Informe técnico GIZ

Producción de biogás

Fuente: Evaluación técnica-económica de la PTAR León. Informe técnico GIZ

Producción de Energía

Fuente: Evaluación técnica-económica de la PTAR León. Informe técnico GIZ

Lavador de Biogás

• Éste ha sido un proyecto independienteque se contrató con la empresa BiogásClean.

• Las descargas de curtidurías al sistema dedrenaje con altos contenidos de sulfurosmunicipal provocan concentraciones deSulfuros entre 3,000 a 4000 ppm envolúmen en el Biogás que sale de losdigestores anaeróbicos.

• Este sistema permitirá disminuir elcontenido de sulfuros a niveles menores a900 ppmvol

Especificaciones Técnicas del Lavador de biogás

Parámetro unidad Valor

Flujo de Biogás m3/h 875

Concentración de H2S en biogás

ppmv 4,000

proceso ----- Oxidación bioquímica de sulfuros a sulfatos por medio bacterias que metabolizan el azufe inorgánico.

subproducto ------- Corriente concentrada de sulfatos.

Composición de biogás

Biogás: Mezcla de gases

• CH4 : 65% vol.

• CO2 : 34% vol.

• H2S : < 900 ppm vol.

• Humedad< 70%

Arranque del Lavador de Biogás

• Dentro de los problemas técnicos que se noshan presentado, el arranque del lavador debiogás fue uno de ellos, ya que se perdió elcontacto con la Biogás Clean y no contábamoscon la cepa de bacterias para inocular elsistema entre otros contratiempos técnicos.

• Dentro del programa de cooperación Técnicaentre México y Alemania, a través de GIZ y susasesores externos, nos dieron el soportetécnico necesario para producir la cepabacteriana sulfoxidante especializada para laoxidación de los sulfuros en sitio.

Arranque del Lavador de Biogás

• Una gran ventaja es que sesustituyó la importación de la cepabacteriana especializada, y ahoraes posible reproducirla en planta.

• La reducción del contenido desulfuros en la corriente de biogásimpactará en una mejor operaciónde los equipos de cogeneración,calderas y compresores de biogás.

Arranque del Lavador de Biogás

• La biodesulfuración se realiza en un filtropercolador continuo, con microorganismosespecialmente seleccionados para ello. En el casodel lavador Biogás Clean es un tanque de FBR deempacado con material soporte plastico, donde sefijan los microorganismos.

• Los microorganismos especializados son delgénero Thiobacillus (Thiobacillus thiooxidans,Thiobacillus ferrooxidans), bacterias que utilizan eldióxido de carbono como fuente de carbono y, enla presencia de oxígeno, son capaces de oxidar elsulfuro de hidrógeno en sulfato.

• El proceso es aerobio, se inyecta aire al sistemapor medio de un soplador y se controla laconcentración de oxige en la corriente de biogásde salida , Oxígeno menor a 2% vol.

Arranque del Lavador de Biogás

• El licor que se colecta en el bajofondo del tanque es recirculadopara bañar el medio soporte, ellicor aporta los nutrientesnecesarios para la reproducción delos microorganismos.

• Debe alimentarse regularmente losnutrientes compuestos denitrógeno y fósforo principalmente,para mantener la biomasa.

Costo de la energía

En 10 años la energía se incrementó en un 77%

Costo de la energía

De sep-2017 a ago-2018 se incrementó en 92%

Costo de la energía

Fuente: Informe técnico económico para la planta León. GIZ

Conclusiones

• Los indicadores económicos de este proyecto son positivos, de acuerdo a la evaluación económica realizada recientemente porasesores externos de GIZ, se tendría una TIR del 45-62% a 10 años con un periodo de recuperación de la inversión de sólo 1.9-2.5 años.

• En los últimos meses el costo de la energía suministrada por CFE para empresas de nivel medio se ha incrementadosustancialmente, lo que le da mayor viabilidad a este tipo de proyectos.

• Actualmente la PTAR de León cuenta con una capacidadnomimal de 1440 kwe, suficiente para aprovechar el biogásgenerado.

Conclusiones

• Con el cambio de normatividad que se espera en los próximosmeses, NOM-001-SEMARNAT-1996, los parametros de descargase vulven mas exigentes, por lo que se espera una actualizaciónen el proceso para remover mayor carga contaminante y por lo tanto mayor producción de lodo y mayor producción de biogás.

• Con el incremento de producción de biogás es factible la instalación de un tercer equipo de cogeneráción.

Conclusiones

• Adicional a los beneficios económicos hay un beneficio ambiental al contribuir a reducir las emisiones de bióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, al dejarse de quemar los combustibles fósiles.

• En el ámbito nacional es indispensable el fomento del uso de la digestión anaerobia, es reconocido que este tipo de infraestructura es más costosa que la estabilización de los lodos por vía aerobia esta diferencia en algunos casos debe corresponder hasta un 50% adicional del anaerobio sobre el aerobio.

• Aun con estos sobrecostos en la inversión inicial, resulta una elección adecuada, en virtud que abre la posibilidad de recurrir a una co-generacion de energía eléctrica y calorífica, y el balance enérgetico, economico y ambiental resulta positivo

Fotos

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FIN DE LA PRESENTACION