Escrito por Larry Trojak, junio de 2018
Florida central es un lugar de "clase A"
Al igual que el propio estado de Florida, la instalación de Water Conserv II, ubicada en Orlando, tiene que ver con el cambio. Casi desde su creación en 1961, Water Reclamation Facility (WRF) ha sido objeto de actualizaciones periódicas, cambios de proceso y, en ocasiones, revisiones importantes para mantener el ritmo. Por lo tanto, no debería sorprender que, cuando se enfrentara a la necesidad de reemplazar los principales componentes de la digestión anaeróbica que estaban afectando la capacidad, todas las opciones estuvieran sobre la mesa. Y cuando el Departamento de Protección Ambiental de Florida (FDEP) indicó que las regulaciones más nuevas y más estrictas afectarían la producción continua de su producto de biosólidos de Clase B, se examinó una gama de alternativas. El resultado final de esos esfuerzos es un nuevo producto Clase A de Calidad Excepcional (EQ) creado mediante el uso del Proceso Bioset de Schwing Bioset, Inc. (SBI, Somerset, Wisc.) Que efectivamente crea 120,000 libras. de producto fertilizante listo para el campo por día.
Usar luego reutilizar
Construida originalmente en 1961 como la Planta de Tratamiento de Carreteras McLeod de 4 mgd, la instalación de Orlando se actualizó a 12 mgd en 1972 para hacer frente al rápido crecimiento de la población del área y luego se expandió aún más a 25 mgd. Luego, a principios de la década de 1980, una serie de factores, incluida la comprensión de que la descarga de la planta estaba afectando negativamente la salud de las vías fluviales cercanas, llevó a la Ciudad de Orlando y al Condado de Orange a unirse y crear lo que hoy se llama Distribución de Conservación de Agua II. Center (DC) en el oeste del condado de Orange, a unas 20 millas del Water Conserv II WRF. El DC reutiliza alrededor de 35 mgd de aguas residuales tratadas (agua recuperada) en el oeste del Condado de Orange para usos agrícolas, residenciales y comerciales, así como cuencas de infiltración rápida (RIB) para ayudar con la recarga del acuífero. Según Paul Deuel, subdirector de división de la División de Recuperación de Agua de la Ciudad de Orlando, el alcance de lo que se planeó para la planta de tratamiento recientemente revisada fue impresionante.
“Gran parte de esto fue impulsado por el crecimiento que estábamos viendo a principios de la década de 1980 y el impacto proyectado en el acuífero que sirve a esta área”, dijo. “Además, la EPA exigía que se resolvieran los problemas de descarga en las cercanías de Shingle Creek. Así nació Water Conserv II DC, que combinó procesos recientemente mejorados con el uso de agua recuperada para el riego de áreas. Ese último punto es enorme: hasta entonces, muy poca agricultura implicaba el uso de agua regenerada. Water Conserv II DC siguió ese camino y durante mucho tiempo fue el proyecto de riego de cítricos más grande del mundo en hacerlo ".
La medida para hacer que el recurso esté disponible resultó en un contrato que proporcionó a los primeros participantes acceso a agua recuperada gratuita por un período de 20 años. Para algunos, según Deuel, los beneficios resultaron invaluables.
“En el caso de los citricultores, este convenio brindó una fuente de agua garantizada, incluso en épocas de escasez o sequía”, dijo. “Además, podría usarse para la protección contra heladas y heladas cuando las vidas de los árboles mismos estuvieran en riesgo. Una vez que nos establecimos, se unieron usuarios adicionales a lo largo de los años, incluidos varios campos de golf de la zona, Valencia Community College, el parque temático de Universal Studios (que lo usa tanto para el riego del sitio como en sus torres de enfriamiento), el Mall at Millennia, incluso apartamentos complejos y viviendas unifamiliares. Realmente ha demostrado ser un recurso invaluable ".
El tiempo pasa factura
Como se mencionó, Conserv II WRF ha experimentado cambios de un tipo u otro desde sus inicios. Cuando los componentes principales en el área de digestión anaeróbica comenzaron a mostrar signos de desgaste, y fallaron de manera cada vez más regular, el equipo de la instalación comenzó a calcular los números para sopesar el costo de apuntalar la operación de biosólidos de Clase B o ir en una nueva dirección por completo.
“Comenzamos a analizar los costos necesarios para rehabilitar los digestores anaeróbicos para lograr biosólidos [Clase B]”, dijo Steve Shelnutt, gerente de planta de Water Conserv II WRF. “Casi al mismo tiempo, FDEP nos informó que se estaban implementando nuevas regulaciones, específicas para la generación de un producto de Clase B. Era obvio que seguir haciendo la Clase B iba a ser más desafiante y más costoso. Entonces, comenzamos a buscar alternativas disponibles para nosotros ".
Shelnutt dijo que firmaron un contrato con la firma de ingeniería Black & Veatch y consideraron un proceso combinado de calor y energía que todavía dependía de la digestión anaeróbica pero, debido a que entró en el rango termofílico, les daría el producto EQ Clase A que deseaban. “Sin embargo, también agregó una carga de nutrientes a la planta ”, dijo. “Entonces, buscaron remediar eso reciclando el gas que creaba, tratando las corrientes laterales, etc. Desafortunadamente, los costos del proyecto comenzaron a crecer en el rango de capital de $40-60 millones, mucho más allá de lo que habíamos previsto ".
Que empiecen los juegos
Como suele ser el caso en cualquier industria, la noticia de que Water Conserv II WRF estaba buscando métodos de procesamiento alternativos viajó rápidamente. Uno de los primeros en acudir a ellos, según la directora de proyectos de la ciudad, Kristi Fries PE, fue Brian Schuette, vicepresidente de Moss Kelly, Inc., representante de ventas de SBI en Florida.
“Brian llegó y, basándose en partes iguales: lo que el proceso Bioset podía hacer por nosotros y sus costos estimados, rápidamente llamó nuestra atención”, dijo Fries. “Nos dijo que podía llevarnos a un producto de grado fertilizante EQ Clase A por aproximadamente $1.8 millones. En comparación con la otra propuesta que parecía encarecerse día a día, parecía demasiado buena para ser verdad. Al mismo tiempo, escuchamos a otros fabricantes que presentaban sus procesos, cada uno de los cuales tenía algunos puntos positivos, pero al final no nos dieron lo que realmente necesitábamos ”.
Las alternativas examinadas incluyeron la mejora de los digestores anaeróbicos, un proceso que empleó un pretratamiento de vapor de alta presión, otro que utilizó una técnica para acelerar el proceso de compostaje, y otros.
“Hicimos una evaluación de los costos de capital para cada uno, lo comparamos con el producto final propuesto y decidimos que seguiríamos adelante con el proceso Bioset”, dijo Shelnutt. "También hicimos un 'viaje de campo' a dos ubicaciones diferentes de Florida donde el proceso ya estaba en funcionamiento y nos gustó lo que vimos. De hecho, nuestro operador jefe y yo pasamos mucho tiempo hablando con el personal sobre el proceso y escuchando cómo se sentían al respecto. Eso realmente nos ayudó a tomar nuestra decisión ".
Sintiendo el calor
El proceso Bioset que ha adoptado Water Conserv II WRF toma biosólidos que se han deshidratado a aproximadamente 15% de sólidos secos y, utilizando la bomba de pistón Schwing KSP-25, los encamina a un mezclador de doble tornillo en el que se añaden y mezclan cal viva y ácido sulfámico. Este tipo de mezcla asegura un producto homogéneo y alivia problemas como la cal sin reaccionar en el producto final y los costos asociados asociados con él.
“En ese punto, la bomba de pistón Schwing KSP-25 alimenta material al reactor en el que el calor del ácido y la cal viva eleva el nivel de pH, estabilizando así la mezcla de biosólidos y creando un producto que cumple con los requisitos de EPA 503.33”, dijo Shelnutt.
Debido a que el amoníaco que se genera mediante la adición de cal se arrastra con los biosólidos dentro del reactor, matando así a los patógenos, el enfoque de Bioset ha sido aprobado como un proceso para reducir aún más los patógenos (PFRP). Esta aprobación permite que el proceso Bioset funcione a 55 ° C (131 ° F) con un tiempo de residencia de 40 minutos (frente a 70 ° C (158 ° F) durante 30 minutos), lo que reduce los costos operativos en aproximadamente 35%.
El producto estabilizado de clase A EQ sale del reactor y se bombea directamente a un par de remolques en espera. A pesar de que se descarga del proceso por encima de 25% sólidos secos, el nuevo producto tiene muy poca tensión superficial hasta que se enfría, mejorando sus características de flujo y haciéndolo autonivelante en los camiones. Según Deuel, la participación de SBI se encargó de un paso importante en el proceso de actualización de biosólidos: encontrar un cliente para el producto final.
“Somos afortunados de que Schwing Bioset haya hecho arreglos con clientes aquí en Florida que están ansiosos por tomar el material de ecualización de clase A”, dijo. “En este caso, es una organización llamada Deseret Ranch que opera una operación de ganado en aproximadamente 295,000 acres (450 millas cuadradas) en Florida Central. Y aunque están felices de tomar el producto en su forma cruda, Bioset también se adaptará a los clientes que exijan un granulado o un producto más fino. No tener que lidiar con [la eliminación de] los biosólidos ha sido una buena ventaja para nosotros ".
Aguantando la tormenta
La empresa hermana de Schwing Bioset, Biosolids Distribution Services (BDS) proporcionó los primeros seis meses de transporte y comercialización del material de EQ de Clase A. Utilizando más de 15 años de experiencia, BDS pudo agregar la producción de Water Conserv II WRF a su operación actual.
El beneficio de que BDS transportara el producto EQ Clase A de Water Conserv II WRF se sintió poco después de que se instaló el equipo, cuando el huracán Irma golpeó en septiembre de 2017. Debido a los altos niveles del nivel freático después del paso del huracán, prácticamente todos los sitios disponibles para La aplicación terrestre de Clase B no se pudo utilizar y no fue hasta tres meses después, cuando los niveles de agua subterránea bajaron, que se pudo acceder a esos campos nuevamente. La planta probablemente habría incurrido en costos de eliminación adicionales sustanciales al llevar el material de Clase B a vertederos o sitios de aplicación de mayor distancia que aún podrían recibir biosólidos de Clase B. BDS y la ciudad solo se perdieron un día de transporte programado, el día real que azotó el huracán. De lo contrario, todo siguió como de costumbre antes e inmediatamente después de la tormenta.
La necesidad de alimento
Hacer el cambio de un producto de biosólidos de clase B a un ecualizador de clase A no estuvo exento de desafíos. Por ejemplo, a 371 pies cúbicos. ft., el reactor instalado en el sitio de Orlando es bastante grande, sin embargo, el espacio en el que debían instalarse los componentes principales era extremadamente reducido. Además, una de las estipulaciones principales de Water Conserv II WRF decía que su nuevo proceso debía ser completamente automático.
Se agregó David Bass PE, gerente de la División de Recuperación de Agua. “Necesitábamos automatizar todo. Así que la programación necesaria para lograrlo era compleja y exigente. Pero Schwing Bioset, trabajando con nuestros propios programadores, fue capaz de hacerlo realidad ".
Un buen ejemplo de esa automatización en el trabajo se puede encontrar en el proceso de alimentación de cal del sistema. En Water Conserv II WRF, si la temperatura en el reactor desciende, la alimentación de cal aumentará automáticamente; a la inversa, si se descubre que el proceso se está calentando demasiado, la cantidad de cal disminuirá. El programa también monitorea la salida de la bomba de transferencia y, ya sea que estén ejecutando una o dos prensas de deshidratación, si la bomba comienza a agregar más lodo a la tolva exterior, también acelerará la cal.
“Esto ha llevado nuestro proceso de biosólidos a un nivel completamente nuevo”, dice Shelnutt. “Hemos pasado de una situación en la que el personal sintió que necesitaba monitorear las cosas constantemente, a una en la que se sienten totalmente cómodos dejándolo operar según lo diseñado. Ahora todo está controlado por la HMI (interfaz hombre-máquina) en el panel de control y, a pesar de algunos contratiempos al principio, ha demostrado ser una solución excelente para nosotros ".
Todo sobre el cambio
En su escenario anterior de biosólidos de Clase B, cuatro filtros prensa de banda descargaban los biosólidos deshidratados en dos bandas que conducían a un transportador inclinado, luego a un transportador móvil que los depositaba en camiones debajo. Fieles al espíritu de mejora continua de Water Conserv II WRF, esas dos correas están en proceso de convertirse en transportadores de tornillo y, en lugar de converger en el centro, irán en direcciones opuestas y se descargarán en un par de bombas de transferencia Schwing KSP-25.
“Esas bombas llevan los biosólidos a la unidad Bioset en el exterior”, dijo Shelnutt. “Si bien hubiera sido genial tener todo el proceso de biosólidos bajo un mismo techo, las limitaciones de tamaño lo hicieron imposible. Esta planta está en un área que mide menos de 40 acres - relativamente pequeña para una planta de este tamaño - y cualquier espacio abierto que nos quede ya ha sido programado para otro uso, como nuevos clarificadores, aireación adicional, etc. nos permite mantener el proceso de Bioset cerca del área de carga del remolque, lo cual también fue importante para nosotros ".
Shelnutt agregó que el diseño del sistema incluye un par de silos de almacenamiento a granel de Schwing Bioset para brindar redundancia en el área de almacenamiento de cal. También mantendrán los transportadores móviles e inclinados como respaldo, en caso de que haya algo que resulte en una interrupción del servicio del sistema Bioset. En ese caso, simplemente pueden enviar material a través de las prensas de banda y transportarlo a otra instalación para su procesamiento. “Es una opción, aunque cara, pero es mejor que estar completamente fuera del negocio”, agregó.
El proceso de biosólidos ahora en funcionamiento en Water Conserv II WRF es capaz de procesar 20 toneladas secas / día y Deuel dijo que en condiciones normales harían aproximadamente la mitad de eso. "En este momento, sin embargo, estamos extrayendo material que se ha almacenado desde el cierre de los digestores anaeróbicos", dijo. Por lo tanto, estamos haciendo entre tres y seis remolques al día, según el transporte y las variables de la planta ".
Relación sólida
Según Shelnutt, la relación entre el equipo de Water Conserv II WRF y Schwing Bioset ha sido buena, basada igualmente en el rendimiento probado del producto y la respuesta rápida y consistente de la compañía a sus necesidades.
“Parece un sentido comercial tan básico, pero mientras que demasiadas empresas no parecen entenderlo, Schwing Bioset sí”, dijo. “A modo de ejemplo: tuvimos un problema con una tolva de ácido, determinamos que nosotros causamos el problema y volvimos al fabricante para pedir una nueva. Querían más detalles y estaban demorando el reemplazo. SBI se enteró e interactuó con ese fabricante directamente para hacer las cosas bien. Sentimos que estaba por encima de lo que se esperaba de un proveedor de equipos, pero ha solidificado nuestra relación ".
Obviamente, dados los ahorros citados y el mercado del producto, la decisión de Water Conserv II WRF de optar por el proceso Bioset se basó en gran medida en preocupaciones económicas. Sin embargo, según David Bass, también estaban comprometidos con la idea de tener un producto en demanda utilizable que saliera de sus instalaciones.
“Parece que van y vienen tantas instalaciones de gestión de biosólidos; la gente está perdiendo sus permisos, otros están optando por dejar la industria, etc. ”, dijo. “Y hasta cierto punto, puedo ver eso. Si todavía estuviéramos generando un producto de Clase B, las regulaciones cada vez más estrictas que la FDEP y la EPA están promulgando ahora requieren un retroceso de aplicación mucho mayor que las regulaciones anteriores. Queríamos eliminar problemas como ese, crear un producto viable y sentirnos bien con nuestra operación. El proceso Bioset fue definitivamente la solución adecuada para nosotros en esta instalación ".
Para obtener más información sobre este proyecto o cómo podemos ayudar a su planta, contactar a un gerente regional o Envíenos un correo electrónico.
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