Pequeñas fibras, grandes consecuencias para la digestión de los lodos en las depuradoras

Los pelos y las fibras provocan averías constantes en el funcionamiento de los digestores de las depuradoras, esto no tiene por qué ser así. La estabilización anaerobia de fangos en digestores ofrece muchas ventajas: a través de microorganismos se descomponen cargas orgánicas y se transforman en biogás y fangos digeridos. El fango en sí se convierte prácticamente en inodoro y es más fácil de deshidratar. De esta forma, se reduce la cantidad de fango deshidratado que hay que eliminar y, por lo tanto, los costes del proceso.

El gas resultante es idóneo para la combustión in situ en un motor de cogeneración debido a su alto contenido en metano (aproximadamente un 60% - 70%). De este modo se reducen los costes de la depuración de aguas residuales por dos vías distintas. Por un lado, la electricidad generada se utiliza para las bombas, los agitadores y la ventilación, mientras que por otro lado y gracias al calor residual, se pueden calentar tanto los digestores como los edificios del complejo o incluso otros edificios cercanos. El balance energético del proceso muestra que se necesita menos energía externa. 

No obstante, para obtener los mejores resultados posibles, es necesario respetar unos parámetros concretos. Cabe destacar que las bacterias implicadas necesitan aproximadamente entre 12 y 24 días para transformar el material orgánico. Para que esto sea así, la temperatura en el digestor debe mantenerse entre 35ºC y 37ºC de forma homogénea. Para lo cual la recirculación constante del digestor adquiere una importancia muy elevada. 

En la práctica esta recirculación se realiza a través de sistemas de bombeo que mezclan el fango continuamente. El problema es que, por norma general, en las aguas residuales que se van a depurar hay pelos, fibras y otras sustancias extrañas. El material fibroso contenido en el fango tiende a agruparse formando madejas de dimensiones considerables en los digestores. Si estas fibras llegan a válvulas, codos, o incluso a bombas o intercambiadores de calor, provocan continuos fallos de funcionamiento debido a obstrucciones y atascos. Para un funcionamiento eficiente, es importante evitar la formación de madejas de fibras mediante una trituración eficaz.

Fibras, pelos y otras impurezas forman agrupaciones de sólidos provocando atascos y obstrucciones

Fallos de funcionamiento por atascos

La depuradora Radevormwald de la Confederación del río Wupper (Alemania) conoce esto por propia experiencia. Esta instalación sufría constantes fallos de funcionamiento: los atascos provocaban bloqueos en las bombas y obstrucciones en el sistema de tuberías. Así que optaron por utilizar un triturador RotaCut de Vogelsang. Además, debido a su forma constructiva en línea fue muy sencillo integrarlo en la tubería de aspiración. Desde entonces el fango se prepara tanto en la alimentación del digestor como en la recirculación del mismo. Los pelos y las fibras se cortan y se evita de este modo la formación de madejas. Los empleados de la planta se sorprendieron al ver las necesidades de mantenimiento del equipo: solo hace falta levantar el cabezal de corte y todas las tareas de mantenimiento se realizan en un momento, incluso la sustitución de piezas.

... y capas flotantes en la cámara de fermentación

Otro problema es la formación de capas flotantes que impiden la recirculación  continua del contenido de los digestores y también la evacuación del gas. El ejemplo de la instalación depuradora municipal de Weißenthurm (Alemania) ilustra muy bien hasta qué punto pueden llegar estos problemas. La depuradora, concebida para 50.000 habitantes, trata aproximadamente 2/3 de aguas residuales urbanas y 1/3 de aguas residuales industriales. La instalación cuenta con dos digestores con un volumen útil de 2.200 m3 y 500 m3 conectados en serie. Cada día se les alimenta con una media de 100 m3 de fango. Aproximadamente un 80% son fangos primarios y un 20% fangos excedentes.

Aunque la depuradora contaba con un sistema de rejas de desbaste muy efectivo en la entrada de la planta, los problemas causados por las fibras no cesaban. Después de que durante diez años no se registrara ninguna capa flotante en los digestores, un día se detectó una capa de unos 30 cm de grosor durante un control rutinario. Durante la retirada de la capa resultó tener un grosor de entre 1 y 2 metros. Seis meses más tarde y durante otro control rutinario, los empleados volvieron a detectar inicios de formación de una capa flotante. Como solución se decidió instalar un triturador RotaCut, tanto para la alimentación como para la recirculación de los digestores. 

Dos años antes se había instalado un motor de cogeneración (124 kW), el cual no funcionaba a pleno rendimiento, y se decidió instalar un triturador RotaCut junto a una bomba lobular y tres módulos BioCrack para la desintegración electrocinética. El sistema trata el fango  primario y excedente antes de entrar en el digestor y se ocupa de la recirculación continua del fango digerido. Desde ese momento no se han observado indicios de formación de nuevas capas flotantes. No obstante, los trabajadores no dejan de encontrar cuerpos extraños en el separador del RotaCut. Gracias al sistema, los fangos muestran un mejor comportamiento de sedimentación y son más fáciles de deshidratar. El decantador también funciona de forma más regular, su manejo es más sencillo y consume menos energía. Además, hacen falta menos agentes precipitantes.

RotaCut RCQ20-G Inline en la estación depuradora de Willstätt (Alemania)

La importancia de costes de inversión y de operación

Debe tenerse en cuenta el balance total a la hora de utilizar trituradores adicionales. La depuradora de Willstätt en el municipio de Ortenau (Alemania) llevaba años empleando un macerador para alimentación del digestor. Antes de una revisión del equipo se analizaron los costes y se compararon con trituradores alternativos. El resultado fue claramente favorable para el triturador RotaCut. Los costes de inversión y de piezas de recambio son notablemente menores. La potencia instalada se redujo de 7,5 kW a 2,2 kW, por lo que aumentó la eficiencia energética y se redujeron los costes de operación. El triturador RotaCut ofrece ventajas incluso en las tareas de mantenimiento Todos los trabajos de operación y mantenimiento se pueden realizar in situ y por el personal propio de la planta, sin necesidad de desmontar los equipos de las tuberías. Los trituradores vuelven a estar listos para el funcionamiento en un instante. Después de 3 años de funcionamiento el resultado continuaba siendo favorable. Además, a las ventajas ya conocidas se sumó un aspecto nuevo: se aumentó y mantuvo la producción de gas de 7.000 m3 a 8.000 m3 por lo que se redujo nuevamente la demanda de energía externa de la planta depuradora de aguas residuales.

Imagen A: El medio fluye por el triturador RotaCut, los cuerpos extraños se separan y las sustancias flotantes (fibras, pelo, etc.) se trituran mediante cuchillas giratorias autoafilables

Trituradores en húmedo basados en el contacto directo

Un diseño inteligente para una trituración fiable y eficiente en la depuración de aguas residuales

Los trituradores en húmedo como el RotaCut, que trabajan siguiendo el principio de contacto directo entre la cuchilla y el filtro de corte, se diferencian claramente de otros equipos que funcionan sin contacto. En la depuración de aguas residuales se emplean cada vez más y se caracterizan por una serie de ventajas, como por ejemplo, el separador de sólidos integrado, el fácil mantenimiento y el mecanismo de corte autoafilable. Tritura incluso las fibras más pequeñas de forma fiable. Es exactamente esto lo que no pueden garantizar los trituradores que trabajan sin contacto directo entre las cuchillas y el filtro de corte. 

Un equipo, dos funciones

En el caso del RotaCut, el medio fluye constantemente a través del equipo. Los cuerpos extraños (piedras, piezas metálicas, etc.) son separados por su tamaño o por su peso y se eliminan sin esfuerzo alguno a través de la compuerta de limpieza. Todas las sustancias flotantes y suspendidas (fibras, pelos, huesos, madera, etc.) son conducidas por el flujo de fluido hasta el filtro de corte, donde son cortadas por una cuchilla giratoria autoafilable. (Véase la imagen A).

Mecanismo de corte autoafilable

La ventaja determinante del sistema basado en el contacto directo es el carácter autoafilable del mecanismo de corte. Tanto los filos del filtro de corte como de las cuchillas se desgastan durante el funcionamiento, es decir, se desafilan. El gráfico B lo muestra claramente. Según se reduce el afilado de los mecanismos de corte, aumenta el requerimiento de potencia. No obstante, de forma simultánea, los filos del lado opuesto al corte se afilan. En el momento en que se invierte el sentido de giro del accionamiento, los mecanismos de corte a utilizar están recién afilados, mientras que las cuchillas y el filtro de corte desafilados están ahora en el lado trasero y se afilarán. De todo este proceso se encarga la unidad de control de forma completamente automática e inadvertida en intervalos regulares durante el funcionamiento, garantizando así un rendimiento de corte idóneo del RotaCut y asegurando el menor consumo de energía posible.

Gráfico B (izq.): Los instrumentos de corte se autoafilan de forma automática, manteniendo bajo el consumo de energía. Imagen C (der.): Una vez abierto el cabezal de corte se pueden realizar in situ las tareas de mantenimiento

Servicio y mantenimiento

Los trituradores basados en el contacto directo como el RotaCut convencen debido a su construcción de mantenimiento reducido y muy sencillo. En muy pocos pasos se puede abrir el equipo y acceder a los mecanismos de corte que  se pueden sustituir de forma rápida y sencilla in situ (véase la imagen C). En muy poco tiempo el triturador vuelve a estar listo para su uso. No es necesario desmontar el equipo de la tubería ni el cabezal de corte.