Implementação de sistemas de tanque séptico economicamente eficientes na faixa de 10.000 a 20.000 p.e.

Cada vez mais municípios na Alemanha estão se esforçando para otimizar a eficiência energética do tratamento de águas residuais em suas estações de esgoto. Em geral, há duas opções: reabilitação energética ou expansão da capacidade da estação de tratamento. Uma expansão da capacidade da estação de tratamento é possível através da construção de um novo estágio biológico, mas é contraproducente em termos de otimização de energia, uma vez que um estágio de tratamento biológico adicional requer uma quantidade considerável de energia de aeração adicional. Essa solução também aumenta os custos de descarte.

A opção energeticamente mais sensata para a reabilitação de pequenas plantas de 10.000-20.000 e.p. é, muito frequentemente, mudar da estabilização aeróbica para anaeróbica de lodo. Essa conversão torna necessário integrar no sistema uma unidade mecânica de pré-tratamento e um digestor para estabilização anaeróbica de lamas. Até agora, a literatura ressaltou que a implementação de um digestor só seria economicamente viável e faria sentido para tamanhos de expansão maiores que 20.000 PE. Em vista do aumento dos custos de energia e dos custos de descarte, essa avaliação mudou fundamentalmente.

Uma conversão econômica da estabilização de lodo aeróbico para anaeróbico não requer apenas o melhor projeto econômico do digestor, mas também o método ideal de remoção de carbono orgânico do estágio de tratamento biológico. Relativamente à remoção de carbono orgânico do estágio de tratamento biológico, a Peneira de tambor rotativo LIQUID HUBER é a opção mais econômica em comparação com um clarificador primário tradicional (tanque de sedimentação), como demonstrado por inúmeros estudos de viabilidade e conceitos implementados.

A eficiência econômica de um sistema de digestão de lodo depende principalmente do tipo de construção do digestor. Em geral, é feita uma distinção entre digestores de concreto, silos de aço aparafusados com uma câmara inferior, silos de aço aparafusados com uma tremonha de concreto e silos de aço soldados. No entanto, não é apenas o tipo de construção que influencia a eficiência econômica, mas também o tipo de processo de digestão de lodo usado.

Em comparação com o digestor totalmente misturado habitual, no processo de "digestão em 2 fases", o digestor é operado com deslocamento hidráulico ou empilhamento de baixo para cima. Esse modo de operação significa que não há escorregamento de substrato fresco e um aumento no rendimento de gás de até 20% é alcançado em comparação aos digestores convencionais permanentemente misturados. Outra vantagem do deslocamento hidráulico em comparação a um digestor com mistura (agitador) é que uma economia de 3-10 W/m3 pode ser obtida. Devido a esse gerenciamento de processo sem mistura, é possível um enriquecimento e concentração dos microorganismos necessários, o que contribui para um aumento na produção de gás.

Decisivos para a eficiência econômica de uma possível mudança de processo de estabilização de lodo aeróbica para anaeróbica são os custos de eletricidade e o nível de custos de descarte. Para estações de tratamento de águas residuais com um estágio de expansão de 15.000 a 25.000 p.e., deve haver pelo menos 200.000 euros por ano em custos de eletricidade e descarte. Além disso, as curvas de rendimento de gás são usadas para tirar conclusões sobre a produção de biogás e a desidratabilidade das lamas. Se uma comparação da configuração original do sistema de tratamento de águas residuais com o sistema alterado para estabilização anaeróbica de lamas mostrar como resultado uma economia de pelo menos 50.000 euros, é feita uma recomendação para continuar o processo de planejamento.

Referências de digestão em 2 fases (mudança de controle de processo aeróbico para anaeróbico)

• Projeto Hildburghausen: 20.000 p.e. (turbina a gás micro de 50 kW)
• Projeto Kahla: 15.000 e.p. (30 kW micro turbina a gás / 50% compensação de energia)
• Projeto Staßfurt: 70.000 p.e. (duas turbinas a gás 65 kW / compensação de energia 70%)
• Projeto Pocking: (17.000 p.e.; uma turbina a gás 65 kW / 50% de compensação)

Vantagens da digestão em 2 fases:

• Tempo de retenção 10-14 dias
• Sem energia de circulação (potencial de economia: 3-10 W/m3)
• Maior produção de gás (até 20% em comparação com sistemas mistos)
• Requer pouco espaço
• Baixos custos de capital
• Construção totalmente soldada em aço inoxidável (variante preferida: silo de aço soldado)

A Figura 2 mostra as variantes individuais da digestão em 2 fases. O volume em cada variante corresponde a 200 m³ com alturas construtivas de 8 a 22 m. Devido à vida útil mais curta dos tanques aparafusados, o design "silo de aço soldado" com câmara inferior é a variante mais econômica. As outras variantes mostradas são 5-10% mais caras.

Subsídios para conversão de processos

A seleção do sistema digestor e os custos de investimento associados são um critério importante ao solicitar subsídios.

Em relação à conformidade com os valores de efluentes, é necessária a coordenação com a autoridade de águas inferiores. Nenhum procedimento BiMSch (procedimento de acordo com a Lei Federal de Controle de Immissão) é necessário para o planejamento e implementação do sistema de digestão de lodo.

O financiamento de acordo com a Diretriz de Autoridades Locais de 2020 mostra que 40% dos custos elegíveis são subsidiados. As salas de instalação de CHP e máquinas não são elegíveis. O pré-requisito para solicitar financiamento é a apresentação de um estudo potencial significativo. Como se trata de financiamento do FEDER, ele pode ser combinado com a Diretriz das Autoridades Locais.