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En la reunión del mes de abril de la Asociación Mexicana de Empresas de Eficiencia Energética (AMENEER) estuvimos hablando sobre eficiencia energética en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Dentro de los costes de operación de una planta de tratamiento de aguas, el coste de energía es siempre uno de los principales y normalmente el primero o segundo, junto con el coste de personal.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden suponer alrededor de 0.5 -1% del consumo energético de un país, pero pueden suponer hasta el 50% del consumo energético de muchos municipios. El tratamiento de aguas representa también un consumo significativo en el sector terciario y en industrias, especialmente las agroalimentarias.

El tratamiento de aguas se suele dividir en cuatro etapas o fases, no siendo necesario que estén las cuatro presentes:

  • Pretratamientos: Eliminación de sólidos gruesos.
  • Tratamiento primario: tratamientos físico – químicos y/o eliminación de grasas.
  • Tratamiento secundario: Eliminación de materia orgánica mediante tratamientos biológicos.
  • Tratamiento terciario: Desinfección y ultrafiltración para, en su caso, reúso.

 

¿De qué depende el consumo energético de una PTAR?

Las plantas de tratamiento de aguas consumen energía principalmente en función de cuatro parámetros:

  • Calidad y cantidad de agua de entrada: La calidad de agua de entrada en sólidos suspendidos, DBO5 y otros compuestos determinarán los tratamientos necesarios y por tanto influirán en la energía necesaria para tratarla.
  • Eficiencia de los equipos: Como equipos consumidores las plantas de tratamiento de agua tienen fundamentalmente bombas hidráulicas, sopladores y motores eléctricos para agitación.
  • Parámetros de operación de los equipos, tales como “set-points” y calibración.
  • Calidad de agua de salida: cuatro normas determinan la calidad mínima de agua y lodos para su disposición o reúso:
    • NOM – 001: establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
    • NOM – 002: establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado municipal.
    • NOM – 003: establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público.
    • NOM – 004: límites máximos permisibles de contaminantes en lodos y biosólidos para su disposición final.

 

¿Dónde consumen energía las plantas de tratamiento de agua?

El principal consumidor en las plantas de tratamiento de aguas residuales es la aireación en el tratamiento biológico seguido por el tratamiento de lodos y, en el caso de que esté presente, el tratamiento primario.

¿Dónde encontrar oportunidades de ahorro energético en el tratamiento de aguas residuales?

En la eficiencia energética debemos enfocarnos siempre primero en oportunidades de poca inversión y alto impacto.  El consumo principal de las plantas de tratamiento suele estar en el sistema de aireación que es frecuente encontrar mal calibrado.  Esta falta de puesta a punto se traduce normalmente en un exceso de aireación que provoca un elevado consumo. Mediante sondas de oxígeno podemos evaluar el nivel de oxígeno disuelto y ajustarlo a las necesidades de operación.

La comprobación de que las bombas hidráulicas funcionan en su zona óptima de operación, así como la instalación de variadores y arrancadores suelen otorgar excelentes periodos de retorno.

En cuanto a la operación es importante verificar si se pueden identificar patrones de comportamiento en la planta que permitan modificar los ajustes de la planta. Por ejemplo, en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales habrá que tener diferentes ajustes de operación para la época de estiaje y la época lluvias.

La automatización mediante sonda de oxígeno conectadas al PLC de la planta permitirá ajustar en tiempo real la aireación necesaria y por tanto obtener ahorros.

En determinados casos es posible encontrar plantas de nula energía mediante el diseño de humedales reactivos. Estos consisten en una adecuación del terreno y el tratamiento de las aguas mediante suelo y vegetación.

Humedal Reactivo para tratamiento de aguas residuales de industria vinícola

Por último, aunque no el menos importante, siempre hay que considerar la posibilidad de generar energía. Las aguas residuales pueden contener entre 5 y 10 veces la energía necesaria para tratarlas. La generación eléctrica a partir del biogás generado en procesos anaerobios es cada vez

En resumen, las plantas de tratamiento suelen presentar significativas oportunidades de ahorro. Las plantas municipales de México pagan tarifas industriales y para muchos municipios es realmente difícil afrontar los gastos de operación. Mediante la eficiencia energética, podemos conseguir disminuir este gasto de operación mediante pequeñas inversiones con muy rápido retorno.

 

José María González Olivera
Blacktogreen

Foto de portada por Ivan Bandura on Unsplash