Efectos de la recuperación de fangos en plantas de tratamiento de aguas residuales. Balance energético e impacto ambiental

Abstract

Globally, every urban center generates at least, two waste types can be considered renewable bio-energy sources: organic fraction of municipal solid waste and wastewater. Inexistent, poorly and low cost management describes the situation in developing countries. Furthermore, it is expected that in Argentina waste management will be locally regulated near future. In this context, the aim of the present thesis is to analyze energy balance and environmental impact of different sustainable alternatives of sewage sludge management in wastewater treatment plants. Modelling and simulation of those biological processes, were implemented. Conventional anaerobic digestion, was studied as main technology for waste stabilization and resource recovery. Most popular alternatives to anaerobic digestion, as thermophilic anaerobic digestion, thermal hydrolysis pre-treatment and anaerobic co-digestion techniques were also considered. The last one, was studied in order to encourage self-supply wastewater treatment plants, with low environmental adverse impact. The process simulation performed was a 500000 and 35000 inhabitants that results in sewage sludge production. Among several cases simulated, for 500000 inhabitants, three alternatives were selected to built 3 scenarios and to perform their environmental and energetic assessment. Environmental assessment was carried out through life cycling assessment. Among four scenarios evaluated only co-digestion with high solid content, is a feasible alternative for energetic self-sufficiency of the whole wastewater treatment plant. However, most environmental and energetic problems were associated to fossil fuels consumption in transport. Positive environmental impacts, were related to waste treatment, and the benefits of the use of their renewable by-products.

Las aguas residuales y la fracción orgánica de residuos sólidos municipales, son dos importantes recursos orgánicos generados en todo centro urbano y en Argentina, su tratamiento se está volviendo una exigencia sanitaria local. Una alternativa interesante, es implementar técnicas de tratamiento que permitan además, su aprovechamiento energético para diversificar la matriz con fuentes renovables y abundantes. En este contexto, el objetivo de la tesis es analizar diferentes alternativas de gestión de fangos generados en plantas de tratamiento de aguas residuales con capacidad para 500000 y 35000 habitantes, y brindar soluciones multipropósito y sostenibles en el tiempo. La tecnología central bajo estudio fue la digestión anaeróbica convencional; pero además se simularon alternativas como la digestión anaeróbica termofílica, la hidrólisis térmica y la co-digestión. Con las alternativas seleccionadas se construyeron tres escenarios para poblaciones grandes y uno para poblaciones pequeñas, todos fueron sometidos a análisis energético y ambiental. La base del estudio ambiental, fue el análisis de ciclo de vida. Entre los cuatro escenarios evaluados, los resultados indican que sólo cuando se integra la fracción orgánica de los residuos sólidos municipales, es posible generar más energía de la que consume todo el escenario propuesto. Sin embargo, el transporte por carretera implica un consumo irreemplazable de combustibles fósiles, que genera los principales problemas ambientales y energéticos. En cuanto a los impactos ambientales positivos, no solo se deben al tratamiento de los residuos, sino también al aprovechamiento de sus productos.