Descentralización a escala para el tratamiento sostenible de aguas residuales en ciudades de alta densidad

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Ambiental
• Gestión de Agua Urbana
• Infraestructura Sostenible

Sus antecedentes:

• Las plantas centralizadas de tratamiento de aguas residuales en ciudades densas enfrentan desafíos que incluyen un alto consumo de energía, emisiones de metano y largas distancias de transporte.
• Los sistemas convencionales luchan por cumplir con los estrictos estándares de efluentes y al mismo tiempo permitir la recuperación de recursos.
• Los sistemas descentralizados a escala (SDSs) presentan una alternativa con potencial para reducir el transporte y la recuperación de recursos localizada, pero su rendimiento no se comprende bien.

Objetivo del estudio:

• Cuantificar el rendimiento de los sistemas descentralizados a escala (SDSs) en diversas escalas, tecnologías y estrategias de recuperación de recursos.
• Comparar los impactos ambientales y los costos del ciclo de vida de los SDSs con puntos de referencia optimizados de tratamiento de aguas residuales centralizadas.
• Identificar configuraciones óptimas para la gestión sostenible de aguas residuales urbanas en áreas de alta densidad.

Principales métodos:

• Se realizó un análisis del ciclo de vida y un análisis de costos de todo el sistema.
• Se evaluaron 29 escenarios diferentes de tratamiento de aguas residuales para una ciudad en China, tratando 100 000 m³ d⁻¹.
• Se centró en sistemas descentralizados a escala (SDSs) que utilizan reactores de biopelícula de lecho móvil (MBBRs) con reutilización de agua y recuperación de energía mediante bomba de calor.

Principales resultados:

• Los SDSs con plantas MBBR de 20 000 m³ d⁻¹ y recuperación combinada de reutilización de agua/energía de bomba de calor demostraron los menores impactos ambientales y costos del ciclo de vida.
• Estas configuraciones optimizadas de SDS redujeron el potencial de calentamiento global hasta en un 52,5 % en comparación con el punto de referencia centralizado.
• Las alcantarillas más cortas en los SDSs preservaron el carbono del afluente para la desnitrificación y eliminaron la dosificación externa de carbono, lo que contribuyó a reducir las emisiones. Los tanques sépticos aguas arriba se identificaron como una fuente importante de potencial de calentamiento (24-47%).

Conclusiones:

• La descentralización cuidadosamente escalada, combinada con una tecnología robusta de biopelícula y la recuperación integrada de recursos, ofrece un enfoque superior para la infraestructura sostenible de aguas residuales en entornos urbanos densos.
• El estudio destaca una compensación clave en la que los tanques sépticos aguas arriba contribuyen significativamente al potencial de calentamiento general.
• Los SDSs optimizados proporcionan un camino hacia impactos ambientales y costos significativamente menores en la gestión de aguas residuales urbanas.