hem de tractar separadament l’aigua residual amb alta...

II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores

Hem de tractar separadament l’aigua residual Hem de tractar separadament l’aigua residual amb alta càrrega de nitrogenamb alta càrrega de nitrogen provinentprovinent de de

l'assecament de fangs digerits? l'assecament de fangs digerits? Alternatives tècniques i econòmiquesAlternatives tècniques i econòmiques

JuliánJulián CarreraCarrera, Juan A. Baeza i Javier LafuenteDepartament d’Enginyeria QuímicaUniversitat Autònoma de Barcelona


Tractament secundari

Afluent

Decantador primari

Efluent

Recirculació interna

Recirculació de fangs

Purga

Decantador secundari

Digestió i assecament de fangs

Pretractament

Fang assecat

AIGUA DE REBUIGAIGUA DE REBUIG


PRINCIPALS CARACTERÍSTIQUES DE L’AIGUA DE REBUIGAIGUA DE REBUIG (REJECT WATER):

• Pot contenir entre el 1515--30%30% del NITROGEN TOTALNITROGEN TOTALque entra al tractament secundari

• Aquest nitrogen és NITROGEN AMONIACALNITROGEN AMONIACAL

• La relació DQO/NDQO/N és molt BAIXABAIXA i la DQODQO és moltPOCPOC BIODEGRADABLEBIODEGRADABLE

• Elevada TEMPERATURATEMPERATURA

• Només representa el 11--2%2% del CABAL TOTALCABAL TOTALd’entrada a l’EDAR


4006108.0-SeoulSeoul (Corea del Sud)(Corea del Sud)

57013308.0-BrisbaneBrisbane ((AustraliaAustralia))

6108608.0-DeurneDeurne--SchijnpoortSchijnpoort (B(Bèèlgica)lgica)

-1250--DokhavenDokhaven (Holanda)(Holanda)

-1220-35BeverwijkBeverwijk (Holanda)(Holanda)

85015001230-35StrassStrass ((ÀÀustria)ustria)

-6207.428StSt GallenGallen (Su(Suïïssa)ssa)

-6507.826ZurichZurich (Su(Suïïssa)ssa)

105011808.232-37BernBern (Su(Suïïssa)ssa)

60001100--EmschergenossenschaftEmschergenossenschaft (Alemanya)(Alemanya)

11506508.3-MunichMunich (Alemanya)(Alemanya)(g/m(g/m33))

DQODQONN--NHNH44++

pHpHTempTemp((ººC)C)EDAREDAR


4006108.0--Seoul (Corea del Sud)

57013308.0--Brisbane (Australia)

6108608.0--Deurne-Schijnpoort (Bèlgica)

-1250---Dokhaven (Holanda)

-1220-3535Beverwijk (Holanda)

8501500123030--3535Strass (Àustria)

-6207.42828St Gallen (Suïssa)

-6507.82626Zurich (Suïssa)

105011808.23232--3737Bern (Suïssa)

60001100---Emschergenossenschaft (Alemanya)

11506508.3--Munich (Alemanya)(g/m(g/m33))

DQODQONN--NHNH44++



4006106108.0-Seoul (Corea del Sud)

570133013308.0-Brisbane (Australia)

6108608608.0-Deurne-Schijnpoort (Bèlgica)

-12501250--Dokhaven (Holanda)

-12201220-35Beverwijk (Holanda)

850150015001230-35Strass (Àustria)

-6206207.428St Gallen (Suïssa)

-6506507.826Zurich (Suïssa)

1050118011808.232-37Bern (Suïssa)

600011001100--Emschergenossenschaft (Alemanya)

11506506508.3-Munich (Alemanya)(g/m(g/m33))

DQODQONN--NHNH44++



4004006106108.0-Seoul (Corea del Sud)570570133013308.0-Brisbane (Australia)

6106108608608.0-Deurne-Schijnpoort (Bèlgica)

--12501250--Dokhaven (Holanda)--12201220-35Beverwijk (Holanda)

850850150015001230-35Strass (Àustria)--6206207.428St Gallen (Suïssa)--6506507.826Zurich (Suïssa)

10501050118011808.232-37Bern (Suïssa)6000600011001100--Emschergenossenschaft (Alemanya)115011506506508.3-Munich (Alemanya)

(g/m(g/m33))DQODQONN--NHNH44

++pHpHTempTemp

((ººC)C)EDAREDAR


Tractament secundari

Afluent

Decantador primari

Efluent



Purga


Digestió i assecament de fangs

Pretractament

Fang assecat




Afluent

Anòxic Aerobi

Decantador primari

Efluent



Purga


Digestio i assecament de fangs

Pretractament

Fang assecat

És més avantatjósÉs més avantatjóstractartractar--la per separat?la per separat?

??


Estudis a diversos països: ALEMANYA, HOLANDA, ÀUSTRIA, DINAMARCA, SUÏSSA, BÈLGICA, AUSTRÀLIA i COREA DEL SUD

indiquen que en certes situacionscertes situacions com:

• La modificaciómodificació d’una EDAR per eliminar nitrogen

• L’augmentaugment del cabal de fangs digeritsfangs digerits

• El compliment estrictecompliment estricte de la legislaciólegislació de nitrogen durant l’hivernhivern

és més avantatjós més avantatjós el tractament específic i separat tractament específic i separat d’aquest corrent


TECNOLOGIES PEL TRACTAMENT DE L’AIGUA DE REBUIGAIGUA DE REBUIG (REJECT WATER):

• QUÍMIQUESQUÍMIQUES:

1. ARROSSEGAMENTARROSSEGAMENT (STRIPPING) D’AMONÍAC AMB AIRE CALENTAIRE CALENT

2. ARROSSEGAMENTARROSSEGAMENT (STRIPPING) D’AMONÍAC AMB VAPORVAPOR

3. PRECIPITACIÓPRECIPITACIÓ DE MAGNESI-AMONI-FOSFAT(ESTRUVITA)


TECNOLOGIES PEL TRACTAMENT DE L’AIGUA DE REBUIGAIGUA DE REBUIG (REJECT WATER):

• BIOLÒGIQUESBIOLÒGIQUES:

1. NITRIFICACIÓNITRIFICACIÓ--DESNITRIFICACIÓ DESNITRIFICACIÓ CONVENCIONALCONVENCIONAL

2. NITRIFICACIÓ PARCIALNITRIFICACIÓ PARCIAL--DESNITRIFICACIÓ DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITVIA NITRIT

3. NITRIFICACIÓ PARCIALNITRIFICACIÓ PARCIAL--DESNITRIFICACIÓ DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA AUTÒTROFA (ANAMMOX)


PRECIPITACIÓPRECIPITACIÓ DE MAGNESI-AMONI-FOSFAT

• L’estruvita té una relació molar 1:1:1 de Mg2+:NH4+:PO4

3-

• La seva reacció de precipitació és: Mg2+ + NH4

+ + HPO42- + 6H2O → MgNH4PO4·6H2O + H+

• Normalment, l’aigua de rebuig conté petites concentracions de magnesi i fosfat. Per tant, aquests components s’han d’afegir

• Els cristalls es formen quan el pH s’ajusta entre 8.5-10 isedimenten per gravetat

• El pes molecular és de 245 i es formen 17.5 g/g NH4+,

es a dir, es produeix una enorme quantitat de fanginorgànic


NITRIFICACIÓNITRIFICACIÓ--DESNITRIFICACIÓ CONVENCIONALDESNITRIFICACIÓ CONVENCIONAL

NHNH44++ →→ NONO22

-- →→ NONO33--

NITRIFICACIÓ: Oxidació biològica d’amoni fins a nitrat:

NONO33-- →→ NONO22

-- →→ NN22

DESNITRIFICACIÓ: Reducció biològica de nitrat fins a nitrogen gas amb consum de matèria orgànica:

AMONI OXIDANTSAMONI OXIDANTS NITRIT OXIDANTSNITRIT OXIDANTS

DESNITRIFICANTSDESNITRIFICANTS



SISTEMES DE DUES ETAPES (TWO-SLUDGE):

Les dues poblacions, nitrificants i desnitrificants, es troben ensistemes diferents i no conviuen

AnòxicAerobi

Sedimentador

Afluent

Efluent

Recirculació externa Purga

Sedimentador

Purga

Recirculació externa

Aireaciócurta

FontFont externa d’alcalinitatexterna d’alcalinitat FontFont externa de externa de carbonicarboni


NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT


-- →→ NONO33--

NITRIFICACIÓ PARCIAL: Oxidació biològica d’amoni fins a nitrit:

NONO33-- →→ NONO22

-- →→ NN22

DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIT: Reducció biològica de nitrit fins a nitrogen gas:

NITRIT OXIDANTSNITRIT OXIDANTS



ESTALVI DEL ESTALVI DEL 25%25% DE LES DE LES NECESSITATS D’AIREACIÓNECESSITATS D’AIREACIÓ


-- →→ NONO33--


NITRIT OXIDANTSNITRIT OXIDANTS


NONO22-- →→ NN22

DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIT: Reducció biològica de nitrit fins a nitrogen gas:

ESTALVI DEL ESTALVI DEL 3030--40%40% DE LES DE LES NECESSITATS DE MATÈRIANECESSITATS DE MATÈRIAORGÀNICAORGÀNICA



Existeixen tres tecnologies per suprimir l’acció delsnitrit oxidants sense afectar gaire als amoni oxidants

PROCÉS SHARONPROCÉS SHARON

Basat en que a 35ºC (temperatura similar a la de l’aigua de rebuig):ELS AMONI OXIDANTS CREIXEN MÉS RÀPID QUE ELS NITRIT OXIDANTS



Aerobi Sedimentador

35ºC

Sense retenció de biomassa




Aerobi

35ºC


Fixar un Temps de Residència = V/Q que només permeti créixer els amoni oxidants i no elsnitrit oxidants

V

Q NONO22--



Existeixen tres tecnologies per suprimir l’acció delsnitrit oxidants sense afectar gaire als amoni oxidants

INHIBICIÓ PER AMONIINHIBICIÓ PER AMONI

Basada en que els NITRIT OXIDANTSSÓN INHIBITS PER L’AMONI



INHIBICIÓ PER AMONIINHIBICIÓ PER AMONI

NONO22--

Aerobi Sedimentador

TREBALLAR A ALTES CÀRREGUES D’ENTRADA

ACONSEGUIR SUFICIENTACUMULACIÓ D’AMONI



Existeixen tres tecnologies per suprimir l’acció delsnitritoxidants sense afectar gaire als amonioxidants

LIMITACIÓ PER OXIGEN DISSOLTLIMITACIÓ PER OXIGEN DISSOLT

Basada en que els NITRIT OXIDANTSSÓN MÉS SENSIBLES A LA [OD] QUE ELS AMONI OXIDANTS



NONO22--

Aerobi Sedimentador

TREBALLAR A UNA [OD] SUFICIENTMENT BAIXA QUE LIMITI MOLT ALS NITRIT OXIDANTS I NO TANT ALS AMONI OXIDANTS

LIMITACIÓ PER OXIGEN DISSOLTLIMITACIÓ PER OXIGEN DISSOLT



NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA (AUTÒTROFA (ANAMMOXANAMMOX))


--


NHNH44++ + NO+ NO22

-- →→ NN22

DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA: Conversió de l’amoni a nitrogen gas en condicions anòxiques amb nitrit I SENSE CONSUM DE MATÈRIAORGÀNICA:

ANAMMOXANAMMOX


NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA (AUTÒTROFA (ANAMMOXANAMMOX))

Aquest procés presenta DOS avantatges importants:

NO REQUEREIX FONT DE CARBONI ORGÀNIC, QUE SÍ ÉS NECESSÀRIA A LA RESTA DE TECNOLOGIES

LA PRODUCCIÓ DE BIOMASSA ÉS MOLT BAIXA JA QUE EL RENDIMENT ÉS MOLT PETIT (Y = 0.066 mol C/mol N)

També té un GREU inconvenient:

ELS BACTERIS ANAMMOX TENEN UN CREIXEMENTEXTREMADAMENT LENT


COMPARACIÓ ECONÒMICACOMPARACIÓ ECONÒMICA

No existeix cap mètode general d’anàlisi de costos que sigui vàlid per a tots els casos

Les tecnologies biològiques més innovadores són més barates que les químiques

De totes formes, es pot arribar a una sèrie de conclusions generals:


El preu de tractament oscil·la entre els 1.5 i 6.5 €/kg Neliminat segons la tecnologia aplicada

El preu més baix (1.5 €/kg Neliminat) es pot aconseguir amb les tecnologies biològiquesque utilitzen la NITRIFICACIÓ PARCIAL

COMPARACIÓ ECONÒMICACOMPARACIÓ ECONÒMICA


EXPERIÈNCIES A EUROPAEXPERIÈNCIES A EUROPA

El tractament separat de les aigües de rebuig encara no s’aplica de forma extensa a cap país europeu

Les escasses experiències a escala industrial són amb tecnologies biològiques:

ALEMANYA: Nitrificació-desnitrificació convencional

SUÏSSA: Nitrificació parcial (inhibició per NH3)-desnitrificació via nitrit

HOLANDA: Nitrificació parcial (SHARON)-desnitrificació via nitrit


Una de les tecnologies més innovadores i prometedores:Nitrificació parcial-desnitrificació autòtrofa (ANAMMOX) no ha passat de l’escala pilot

Existeixen experiències a SUÏSSA i HOLANDA, on intenten posar un reactor industrial en marxa des de fa gairebé dos anys

EXPERIÈNCIES A EUROPAEXPERIÈNCIES A EUROPA


Hem de tractar separadament l’aigua residual Hem de tractar separadament l’aigua residual amb alta càrrega de nitrogenamb alta càrrega de nitrogen provinentprovinent de de

l'assecament de fangs digerits? l'assecament de fangs digerits? Alternatives tècniques i econòmiquesAlternatives tècniques i econòmiques

JuliánJulián CarreraCarrera, Juan A. Baeza i Javier LafuenteDepartament d’Enginyeria QuímicaUniversitat Autònoma de Barcelona


ARROSSEGAMENTARROSSEGAMENT D’AMONÍAC AMB AIRE CALENTAIRE CALENT

Torre d’arrossegament

Desabsorbidor

Àcid

Sal d’amoni

Aire a 50ºC

Aigua de rebuigpretractada (alt pH)

Aire ric en NH3

Aigua tractada


ARROSSEGAMENTARROSSEGAMENT D’AMONÍAC AMB VAPORVAPOR

Torre d’arrossegament

Condensador

Aigua freda

Concentrat d’amoni

Vapor d’aigua

Aigua de rebuigpretractada (alt pH)

Vapor ric en NH3

Aigua tractada



SISTEMES D’UNA ETAPA (SINGLE-SLUDGE):

Conviuen les dues poblacions: nitrificants i desnitrificants

Anòxic Aerobi

Sedimentador

Afluent (Q) Efluent


Recirculació externaPurga

hem de tractar separadament l’aigua residual amb alta...

Documents