Las soplantes deben colocarse cerca del estanque

Aachen-Soers wastewater treatment plant modernises its activation and decentralises the aeration

Con una optimización integral, la depuradora Aachen-Soers ha conseguido reducir la enorme demanda de energía de la aireación en tornoa un 55 por ciento. Entre otros, unos compresores de émbolos rotativos, con su elevada eficiencia energética en un amplio rango de ajuste,sustituyen a la tecnología turbo entrada en años. Además, todas las máquinas del tipo Delta Hybrid de AERZEN han abandonado el entorno habitual de las salas centrales de máquinas y están situadas bajo un largo tejado a un agua directamente en el estanque. De este modo,las pérdidas de línea se reducen a un mínimo gracias a las tuberías cortas.

Wurm es el nombre del cauce de desagüe de la depuradora Aachen-Soers. Y no hace tanto (para ser exactos en el siglo XX) que el pequeño río en la frontera con Bélgica solo transportaba agua contaminada, que procedía de las aguas residuales de las minas de la antigua cuenca hullera de Aachen (Aquisgrán). Este afluente del Rur (que no hay que confundir con el Ruhr), tiene una longitud de 53 kilómetros, de los cuales, amplios tramos se han canalizado o encauzado. Debido a sus aluviones de grava y arena, el Wurm goza en la actualidad de un valor en la conservación de la naturaleza gracias a pequeños ecosistemas en los que especies de pájaros poco comunes, como el andarríos chico y el bisbita alpino, se sienten como en casa.

Empresa modelo a nivel federal

Picture of the Central bridge the Aachen-Soers wastewater treatment plant — En fila como en un hilo de perlas: los 17 compresores de émbolos rotativos de la serie Delta Hybrid de AERZEN se encuentran en el puente central de las seis líneas de aireación en la depuradora
Aachen-Soers.

Este valioso hábitat en última instancia se creó porque el Wurm ha perdido su carácter de aguas residuales, incluso aunque la cantidad de agua del río proceda aproximadamente en un 80 por ciento de las descargas de depuradoras. Y es precisamente esta particularidad la que anima a los residentes locales a conseguir rendimientos máximos cuando se trata de valores de descarga en este cauce de desagüe. “Utilizamos una técnica muy buena dentro de procesos muy buenos”, afirma Thomas Zobel, director de la división de depuradoras de la Confederación Hidrográfica Eifel-Rur (WVER). La depuradora Aachen-Soers pertenece a la zona de suministro de la WVER y es una de las empresas modelo de Alemania en cuanto a valores de entrada, cuarto nivel de depuración y eficiencia energética. La depuradora Aachen-Soers descarga 800 litros por segundo al pequeño río, que antes de la zona del cauce de desagüe posee un caudal de agua de 200 litros por segundo. Con una capacidad de 458.000 habitantes equivalentes, Aachen-Soers pertenece a las depuradoras de la clase 5, que, según Thomas Zobel, “normalmente descargan en cauces de desagüe del tamaño del Rin”. En este caso especial, la calidad del agua depurada debe ser correspondientemente elevada para que el pequeño río no sufra problemas. Debido a estas condiciones marco, el equipo en torno a Thomas Zobel y su jefe de aguas residuales, Nils Brand, han desarrollado una ambición que hace escuela en todo el país. El límite de amoniaco, por ejemplo, se sitúa en 0,01 mg por litro. “Otras instalaciones con cauces de desagüe considerablemente mayores están acostumbradas a otras cifras”, comenta Brand. Para que los excelentes límites (el de PO4 se sitúa en 0,1 mg/l) no sean a costa de los costes energéticos, la depuradora Aachen-Soers ha desarrollado un concepto de optimización integral en el marco de una ampliación de capacidad y para ello ha iniciado un gran ensayo de dos años. La instalación ofrece las condiciones ideales para hacerlo.

Ensayo de campo a gran escala

“Utilizamos una técnica muy buena dentro de procesos muy buenos”, afirma Thomas Zobel (izda.), director de la división de depuradoras de la Confederación
Hidrográfica Eifel-Rur (WVER). A la WVER también pertenece la depuradora Aachen-Soers, en la que trabaja el jefe de aguas residuales Nils Brand (dcha.).

De las seis líneas de aireación disponibles pudo utilizarse una para el ensayo de campo. Después de la fase científicamente acompañada por la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH Aachen), quedó claro que no habría una sustitución 1:1 de las diez antiguas turbos de otro fabricante y placas de ventilador de cerámica. Y el suministro centralizado de oxígeno a la aireación desde dos salas de máquinas también debería ser cosa del pasado. “Las soplantes deben colocarse cerca del estanque para que reduzcamos las pérdidas de potencia de las tuberías”, señala Thomas Zobel. Gracias a la colocación en el exterior, además imperan condiciones de aspiración óptimas para las máquinas, y de este modo muy buenas condiciones para la mejor saturación de oxígeno posible de los estanques de aireación. Esto también aporta su granito de arena para aumentar la eficiencia energética, ya que el tiempo de funcionamiento de las máquinas se acorta gracias a esta efectividad en el suministro de oxígeno.

En conclusión, los días de las viejas turbo soplantes con ajuste de las aletas guiadoras han pasado a la historia con esta innovación. Ya no son actuales por los costes de mantenimiento extremadamente altos y el funcionamiento poco rentable desde el punto de vista energético en el rango de carga parcial y, por lo tanto, han sido sustituidos por compresores de émbolos rotativos con control de velocidad de la serie Delta Hybrid de AERZEN. Diez unidades del tipo D 52 S y siete unidades del tipo D 36 S con la misma potencia del motor constante de 55 y 45 kW se encuentran en la actualidad en el puente central de las seis líneas de aireación, en fila como en un hilo de perlas. Dos Delta Hybrid se asignan directamente a cada línea. Todos los demás cubren la mayor demanda de energía durante la nitrificación y abastecen a dos líneas respectivamente.

Control de velocidad gracias a las tuberías cortas

Machines of the AERZEN type Delta Hybrid at the Aachen-Soers wastewater treatment
plant — Las máquinas del tipo Delta Hybrid de AERZEN han abandonado el entorno habitual de las salas centrales de máquinas y están situadas bajo un largo tejado a un agua directamente en el estanque.
De este modo, las pérdidas de línea se reducen a un mínimo gracias a las tuberías cortas.

Debido a su diseño, el amplio rango de regulación de los compresores de émbolos rotativos Delta Hybrid allana el camino para que la depuradora Aachen-Soers garantice el suministro de oxígeno en función de la demande de los estanques de aireación sin válvulas de mariposa o correderas. Si en el pasado del contenido de oxígeno se derivaba una regulación de la presión deslizante, “en la actualidad regulamos según el contenido de nitrógeno”, aclara Nils Brand. En este caso, las concentraciones de amoniaco y nitrato desempeñan un papel igual de importante que la cantidad de aguas residuales y el contenido de oxígeno imperante. “A grandes rasgos, para cada línea dosificamos el aire de forma individual según la carga de amoniaco”, explica Thomas Zobel. Este suministro adaptado de forma óptima a las respectivas condiciones del proceso en las distintas líneas no ha sido posible con una infraestructura central y una distribución de las cantidades con válvulas y correderas.

Las posibilidades de ajuste más fino por un lado mejoran el rendimiento de depuración de la instalación y por otro lado aumentan notablemente la eficiencia energética. Después de la optimización, la carga eléctrica conectada de toda la depuradora se redujo casi un tercio con respecto al 1.100.000 kWh en 2016. Si el foco se pone en la pura área de proceso de la biología, entonces el aumento de la eficiencia es aún más pronunciado gracias al nuevo concepto de ventilación: 320.000 kWh en la actualidad comparado con 720.000 kWh antes, lo que corresponde a una reducción del consumo del 55 por ciento.

No se necesitan cantidades mínimas

Estos ahorros de energía a largo plazo también son el resultado de nuevos ventiladores de placas de poliuretano (PUR). “Son mucho más fáciles de controlar y también se pueden extraer completamente de la red”, indica el jefe de aguas residuales, Nils Brand, considerando las antiguas unidades de cerámica. Estas tenían que ventilarse continuamente para que no se atascaran, lo que tenía como consecuencia costes energéticos respectivamente mayores para el funcionamiento en standby. Como en la actualidad ya no se necesita una cantidad mínima de ventilación, el rango de ajuste completo de los compresores de émbolos rotativos Delta Hybrid de AERZEN puede utilizarse para la regulación sin tener en cuenta las cuestiones sobre el standby. A diferencia de las antiguas turbo soplantes con ajuste de las aletas guiadoras, que pierden eficiencia de forma rápida y masiva a la derecha y la izquierda del rango de funcionamiento nominal, los Delta Hybrid funcionan con eficiencia a lo largo de un amplio rango de ajuste de la velocidad.

Resumen

Los ahorros de energía son cada vez más importantes en la depuración de aguas residuales. Municipios y asociaciones se centran cada vez más en el dinero. Esto también fue así en el caso de Aachen-Soers. Sin embargo, existe consenso en que las mejoras de la eficiencia no deben ser a costa de la potencia de depuración. Por otro lado, las depuradoras que están a punto de ser modernizadas por su edad ofrecen un gran potencial de obtener mejores valores de un modo más económico. El suministro inteligente de oxígeno a los estanques de aireación desempeña un papel clave junto con mejoras integrales de procesos. Gracias a esta modificación, la depuradora Aachen-Soers se convirtió en una instalación de referencia internacional de German Water Partnership, una conocida red del sector alemán de las aguas residuales, que permite a operadores y oficinas de ingeniería extranjeros realizar visitas in situ a la planta. De este modo, el éxito de la tecnología alemana también se transferirá al extranjero.