LIFE B2E4sustainable-WWTP es un proyecto de demostración que tiene por objeto mejorar el rendimiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) de aireación prolongada, sobrecargadas y, por ello, de bajo rendimiento. Por otro lado, también busca proteger el medio acuático de la contaminación causada por los efluentes de EDAR tratados ineficazmente. Esto se logrará a través de un proceso innovador para la eliminación de sólidos antes de tanque de aireación, que se caracteriza por la reducción de los requisitos de energía. Además, el proyecto demostrará la valorización de los biosólidos generados mediante la producción de energía (mediante gasificación), reduciendo aún más el consumo de energía de la planta de tratamiento de aguas residuales y, por lo tanto, las emisiones de gases de efecto invernadero. La electricidad generada será suficiente para operar toda la unidad.
La sedimentación primaria es el primer paso de procesamiento en una planta de tratamiento de aguas residuales clásica para la eliminación de alrededor del 50-60% de los SST (Sólidos totales en Suspensión) y 30-40% de la DBO (Demanda Biológica de Oxígeno). El tiempo de retención hidráulica para este proceso normalmente oscila entre 1,5-2,5 horas, por lo que ocupa una parte significativa de la huella total de las EDAR convencionales. Además, a menudo restringe la posibilidad de ampliación de la capacidad hidráulica de las instalaciones existentes si no hay espacio libre. El contenido de sólidos en el lodo primario está entre el 3 y el 5%. Tras la deshidratación, este porcentaje puede aumentar hasta el 20%.
Sin embargo, la sedimentación primaria no ocurre en sistemas con aireación prolongada. Así pues, las aguas residuales entran directamente en el tanque de aireación después de los procesos de pretratamiento. Esto tiene un impacto dramático en el consumo de energía en el tanque de aireación, ya que la cantidad de SST que podría haber sido eliminada con la sedimentación es degradada por microorganismos aerobios. Por lo tanto, la aireación prolongada es un proceso con elevadas necesidades energéticas y, probablemente, se abandonará gradualmente debido al coste.
Un proceso alternativo para la eliminación de sólidos primarios es el uso de un tamiz de malla fina (microtamiz), el cuál puede producir lodos con un contenido de sólidos de hasta un 45%. El elevado contenido de sólidos en un lodo procedente del microtamiz hace que sea más conveniente utilizarlo como materia prima en un gasificador, en comparación con el lodo primario (contenido máximo de sólidos tras la deshidratación de un 20%). El microtamiz requiere 1/20 del espacio que ocuparía una unidad de procesamiento primario, mientras que la operación puede seguir el flujo de entrada (por ejemplo, el microtamiz puede pararse si el flujo de entrada es bajo, cosa que no puede realizarse en el sedimentador).
El secador proyectado basa su funcionamiento en el secado de la materia húmeda mediante la agitación y el uso de aire caliente procedente del gasificador. La agitación mediante tornillos sin fin se realiza de manera continua para asegurar la estabilidad del material en el flujo de aire caliente a través de una trayectoria de 12 metros (2 líneas de secado de 6 m cada una). Antes del final de cada línea, se succiona el aire húmedo del circuito. En cada línea se inserta el aire caliente y seco del sistema de distribución del aire caliente. El aire húmedo succionado se descarga en un ciclón para separar partículas volátiles y ligeras. La salida de la segunda línea, que sería la salida final del material tratado, se mezcla con el material recogido por el ciclón, y luego se conduce al gasificador.
El producto de gas de gasificación (compuestos principales: CO, H2 y pequeñas cantidades de CH4), conocido como gas de síntesis, puede ser utilizado como combustible para la producción de calor y electricidad. La energía térmica podrá ser recuperada y usada para secar parcialmente los biosólidos antes de la gasificación. Los biosólidos producidos en el microtamiz tienen un gran potencial para ser gasificados y producir gas de síntesis. El secado completo del biosólido no es necesario, ya que el contenido óptimo de humedad para la gasificación está entre el 15-20%. Los sólidos que queden en la mezcla deberán estar estabilizados, de forma que la relación C/O se sitúe en torno a 1/1. Esta proporción está a favor del carbón, que requiere humedad para proporcionar oxígeno adicional.
La gasificación es un proceso mucho más eficiente para la producción de energía, ya que entrega alrededor del 190% de la energía que podría ser generada por el proceso de digestión anaerobia. En este caso, se utiliza casi el 100% del carbono contenido en el lodo, mientras que la digestión anaerobia consume el 50-60%. La gasificación es preferible cuando el contenido de bio-sólidos es alto (como en el caso del LIFE B2E4sustainable-WWTP después del pretratamiento con el microtamiz). La digestión anaerobia es más favorable para los biosólidos con un alto porcentaje de humedad (80%), pero los residuos contienen una fracción relativamente grande de material orgánico que requiere un procesamiento posterior.