05.05.2021
Elabore tortas de sólidos consistentes
Tras tan solo dos años de funcionamiento, en la ciudad de Middletown, la planta de recuperación de agua de Ohio, instaló una centrífuga decanter que redujo el tiempo de producción en dos días a la semana, aumentó la eficiencia y ahorró miles de galones de productos químicos al año, lo que se tradujo en un importante ahorro de costes.
Kevin Glidewell, operario de la WWTP de Middletown, realiza el mantenimiento de la centrífuga.
Historia
La división de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Middletown, Ohio, gestiona y realiza el mantenimiento de la planta de tratamiento de la ciudad, con sus 100 millones de litros al día (mld). La división protege la salud de la comunidad y el medio ambiente recuperando una media de 55 millones de litros de aguas residuales al día de origen residencial, comercial e industrial. A partir de este proceso, se obtienen dos productos reciclados: agua limpia , que se vierte al río Great Miami, y aproximadamente 1500 toneladas secas al año de biosólidos procesados, que se aplican a las tierras de cultivo por su valor nutritivo y de acondicionamiento del suelo.
El caudal de diseño de las instalaciones de recuperación de agua es de casi 100 millones de litros de agua y cubre las necesidades de una comunidad de entre 48 000 y 50 000 personas. El sistema combinado implica que el caudal podría alcanzar un máximo de 180 a 190 mld.
El reto y la solución
Las instalaciones para la recuperación de agua utilizaban anteriormente una prensa de banda y una centrífuga que no tenían el rendimiento deseado. En 2018, se retiró la prensa de banda porque era difícil de manejar para los técnicos y solo producía entre un 15 % y un 18 % de sólidos. La centrífuga producía un 30 % de sólidos.
“Queríamos más consistencia en nuestras tortas de sóldos, lo que implica unos menores costes de transporte”, afirma Gerry Burris, director de las instalaciones. “Queríamos algo parecido a la máquina que ya teníamos, pero tenía muchos problemas mecánicos y no estábamos contentos con la asistencia técnica del fabricante.”
En 2018, la planta instaló una centrífuga Xelletor de Flottweg y pudo reducir el tiempo de producción de cinco días a la semana a tres (de 8 a 10 horas al día). La antigua centrífuga se conservó como apoyo y se eliminó la prensa de banda.
“Con el horario reducido, podíamos seguir transportando el producto sin los costes operativos ni los costes químicos de estar en funcionamiento cinco días a la semana", explica Burris. “Ahora consumimos menos y somos más eficientes que si funcionáramos cinco días a la semana, como antes.”
Burris afirma que la ciudad ahorró dinero al instalar la máquina ellos mismos, algo que hicieron sin problemas.
“Tuvimos algunos problemas de puesta en marcha, ya que los operarios intentaban hacer lo mismo que con la otra máquina", afirma. “Estaban acostumbrados a los controles de la otra máquina, pero Flottweg hizo un gran trabajo integrando las pantallas y dándoles un aspecto similar al de las máquinas anteriores. Eso facilitó la transición.”
Además, la nueva máquina permitió a la planta realizar un ajuste de su uso de productos químicos.
“Es la noche y el día", explica Burris. “Flottweg nos ahorró una tonelada de productos químicos. Usamos muchos menos polímeros y cloruro férrico."
En 2016 y 2017, la planta utilizó 270 000 litros de cloruro férrico al año y 425 000 en 2018, debido al uso de la prensa de banda y de la máquina antigua. En 2019, solo se utilizaron 185 000 litros de cloruro férrico, lo que supuso una reducción significativa del uso de productos químicos. En noviembre de 2020, solo se habían utilizado 148 000 litros. El cloruro férrico es un acondicionador adicional.
“Utilizamos un proceso de digestión aerobia termófila autosostenida o ATAD, con mezcla y altas temperaturas de hasta 140 grados para eliminar patógenos en el flujo de residuos", afirma Burris. “A continuación, los residuos se envían a través de un intercambiador térmico para que la temperatura baje hasta los 100 grados y se llevan a la centrífuga. Los polímeros no deshidratan tanto debido a las altas temperaturas, por lo que se añade cloruro férrico en este punto del proceso. Esto proporciona la mejora de la deshidratación que necesitamos.”
La planta ha reducido a la mitad el uso de cloruro férrico y el polímero también se ha reducido considerablemente.
En 2017, la planta utilizó 390 000 litros de polímero. En 2018, utilizó 225 000 litros y en 11 meses de 2020 solo se habían utilizado 150 000.
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Funcionamiento de las centrífugas decanter
La deshidratación de lodos residuales ofrece un enorme potencial de ahorro para los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales. Los costes de transporte y eliminación de lodos de aguas residuales deshidratados suelen representar el 80 % de los costes operativos. Dependiendo de la capacidad de la planta, un 1 % más de sustancia seca en los lodos de aguas residuales deshidratados puede representar un ahorro de costes del orden de cinco a seis dígitos.
En las centrífugas tradicionales, la mezcla líquida que se va a separar se introduce en la máquina a través de una tubería fija. La mezcla entra en la parte cilíndrica de la cubeta a través de los orificios del cuerpo del tornillo sinfín y a continuación se le aplica aceleración. Debido a la fuerza centrífuga, se forma un anillo de líquido en el interior de la máquina. El grosor del anillo se denomina profundidad del estanque. Los sólidos o fase pesada forman una capa concéntrica en la pared de la cubeta. Los sólidos se descargan de la máquina mediante el tornillo sinfín a través de la parte cónica. Los líquidos separados se descargan a través de una represa en el extremo opuesto.
El ángulo del cono, la represa y el cuerpo del tornillo sinfín limitan la profundidad del “estanque líquido". Un estanque poco profundo es óptimo para la deshidratación de mezclas que contienen sólidos granulares, mientras que un cono más curvo es mejor para materiales de flotabilidad neutra que necesitan más tiempo de permanencia para separarse. La mayoría de aplicaciones de aguas residuales es adecuada para estanques profundos.
Los orificios del cuerpo del tornillo sinfín, donde se descarga la mezcla líquida en la centrífuga, tienen revestimientos duros para aumentar la resistencia al desgaste. La geometría de los orificios se adapta para garantizar una entrada suave del líquido, pero la fuerza de cizallamiento sigue ejerciendo sobre la mezcla, lo que disminuye la eficacia del polímero y, por lo tanto, también la eficacia de la separación.
En el caso de las centrífugas decanter convencionales, el cuerpo del tornillo sinfín limita la profundidad del estanque. El diseño de equipos como Xelletor elimina estos límites. Por primera vez, es posible un estanque de gran profundidad, que tiene un impacto positivo en la compresión, la zona de clarificación y, en última instancia, en la eficacia de la separación.
Flottweg ha desarrollado un concepto de centrífuga específico para la alta deshidratación de lodos de aguas residuales. Inspirada en la estructura ligera de los coches y motos deportivos de alto rendimiento, la empresa alemana de ingeniería ha desarrollado la idea de un diseño centrífugo, dándole el nombre de Xelletor. El corazón del nuevo diseño, el rotor y el tornillo sinfín del decanter, han sido enteramente diseñados desde cero. El resultado es un tornillo sinfín sin cuerpo.
En el sistema Xelletor, el líquido se descarga directamente al estanque de la cubeta de la centrífuga. El líquido se acelera con muchas menos fuerzas de cizallamiento, lo que reduce el consumo de floculantes.
El ajuste totalmente automático de la velocidad de la cubeta y las velocidades diferenciales producen niveles óptimos de materia seca en los sólidos deshidratados en cualquier momento, incluso con condiciones variables de alimentación.
La centrífuga decanter de Flottweg para la deshidratación de lodos residuales
Resultados
La ciudad de Middletown lleva utilizando una centrífuga Xelletor desde 2018 y ha experimentado un ahorro de costes, además de obtener una pasta con un 28-30 % de sólidos.
“Hemos tenido algunos contratiempos, pero el equipo de Flottweg siempre se ha mostrado muy receptivo”, afirmó Burris, refiriéndose a un caso en el que la empresa necesitaba una pieza especial. “Esa misma mañana llamamos a Flottweg y en menos de una hora ya teníamos a un técnico aquí. Instalaron la pieza nueva y la máquina se puso en marcha antes de que acabara el día. Fue una gratísima sorpresa para nosotros.”
Aunque la otra máquina proporcionaba un sólido de torta ligeramente mejor, requería más productos químicos para lograr aproximadamente un 1,5 % más de sólidos.
“Tuvimos que preguntarnos si realmente necesitábamos el 32 % de sólidos", comenta Burris. “Ahora estamos obteniendo una media de 28-30 % de sólidos de forma constante con el equipo de Flottweg. Para el 1,5 % no pudimos justificar el gasto adicional en productos químicos. Fue una buena idea pasarnos a Flottweg. Están siempre atentos a nuestras necesidades. Envían a un técnico siempre que resulta necesario y éste se queda hasta solucionar el problema. Este es un fantástico motivo para confiar en ellos.”
Con respecto al mantenimiento, el Xelletor no requiere mucho.
“Después de cada funcionamiento, los operarios aplican dos chorros de grasa en el extremo del rodamiento. Eso es todo ”, asegura. “Estamos muy satisfechos. Obtenemos buenos sólidos utilizando menos productos químicos y en menos días de funcionamiento. ¿Qué más se puede pedir? ”
Acerca del autor
Robert Rhea
Robert Rhea es director de ventas de Flottweg Separation Technology Inc.
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