Exploring the Feasibility of Anaerobic Digestion Integration in a Wastewater Treatment Plant: A Techno-Economic Assessment

Abstract

L'objectiu d'aquest estudi va ser avaluar la viabilitat tecnicoeconòmica d'integrar una tecnologia de recuperació d'energia per al biogàs produït a través de la digestió anaeròbia de fangs de depuració en una planta real de tractament d'aigües residuals municipals (EDAR). Utilitzant la literatura disponible i els informes mensuals d'efluents de l'EDAR, es va calcular i avaluar energèticament la taxa de producció de metà per al digestor anaeròbic i per a l'EDAR. Es va realitzar una anàlisi de costos per a sis escenaris d'ús del biogàs: instal·lació d'una caldera per produir calor, instal·lació d'un motor de gas o una microturbina, o una pila de combustible per produir calor i electricitat, envasament i compressió de biometà, o injecció de biometà a la xarxa de gas natural. Es va recomanar que l'EDAR instal·lés un motor de gas per produir calor i electricitat a causa de la seva capacitat de reduir la demanda d'electricitat a l'EDAR, el seu ampli ús en altres EDAR, un baix cost de capital anual i uns ingressos elevats.

El objetivo de este estudio fue evaluar la viabilidad técnico-económica de integrar una tecnología de recuperación de energía para el biogás producido a través de la digestión anaeróbica de lodos de depuración en una planta de tratamiento de aguas residuales (EDAR) municipal real. Utilizando la literatura disponible y los informes mensuales de efluentes de la EDAR, se calculó y evaluó energéticamente la tasa de producción de metano para el digestor anaeróbico y para la EDAR. Se realizó un análisis de costos para seis escenarios de uso del biogás: instalación de una caldera para producir calor, instalación de un motor de gas o una microturbina, o una celda de combustible para producir calor y electricidad, envasado y compresión de biometano, o inyección de biometano en la red de gas natural. Se recomendó que la EDAR instale un motor de gas para producir calor y electricidad debido a su capacidad de reducir la demanda de electricidad en la EDAR, su amplio uso en otras EDAR, un bajo costo de capital anual y un alto ingreso.

The aim of this study was to evaluate the techno-economic feasibility of integrating an energy recovery technology for biogas produced through sewage sludge anaerobic digestion in a real municipal wastewater treatment plant (WWTP). Using available literature and monthly effluent reports from the WWTP, the methane production rate was calculated and evaluated energetically for the anaerobic digester and for the WWTP. A cost analysis was conducted for six scenarios of biogas use: installing a boiler to produce heat, installing a gas engine or a microturbine, or a fuel cell to produce heat and electricity, bottling and compressing biomethane, or injecting biomethane into the natural gas grid. It was recommended that the WWTP install a gas engine to produce heat and electricity due to its capability of reducing electricity demands in the WWTP, its wide use in other WWTPs, a low annual capital cost, and high revenue.