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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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++
pHpHTempTemp((ººC)C)EDAREDAR
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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++
pHpHTempTemp((ººC)C)EDAREDAR
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
AIGUA DE REBUIGAIGUA DE REBUIG
Afluent
Anòxic Aerobi
Decantador primari
Efluent
Recirculació interna
Recirculació de fangs
Purga
Decantador secundari
Digestio i assecament de fangs
Pretractament
Fang assecat
És més avantatjósÉs més avantatjóstractartractar--la per separat?la per separat?
??
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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)
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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)
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
NITRIFICACIÓNITRIFICACIÓ--DESNITRIFICACIÓ CONVENCIONALDESNITRIFICACIÓ CONVENCIONAL
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
NHNH44++ →→ NONO22
-- →→ 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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
ESTALVI DEL ESTALVI DEL 25%25% DE LES DE LES NECESSITATS D’AIREACIÓNECESSITATS D’AIREACIÓ
NHNH44++ →→ NONO22
-- →→ NONO33--
NITRIFICACIÓ PARCIAL: Oxidació biològica d’amoni fins a nitrit:
NITRIT OXIDANTSNITRIT OXIDANTS
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
Aerobi Sedimentador
35ºC
Sense retenció de biomassa
PROCÉS SHARONPROCÉS SHARON
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
Aerobi
35ºC
PROCÉS SHARONPROCÉS SHARON
Fixar un Temps de Residència = V/Q que només permeti créixer els amoni oxidants i no elsnitrit oxidants
V
Q NONO22--
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
INHIBICIÓ PER AMONIINHIBICIÓ PER AMONI
NONO22--
Aerobi Sedimentador
TREBALLAR A ALTES CÀRREGUES D’ENTRADA
ACONSEGUIR SUFICIENTACUMULACIÓ D’AMONI
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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 VIA NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ VIA NITRITNITRIT
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ NITRIFICACIÓ PARCIAL I DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA (AUTÒTROFA (ANAMMOXANAMMOX))
NHNH44++ →→ NONO22
--
NITRIFICACIÓ PARCIAL: Oxidació biològica d’amoni fins a nitrit:
NHNH44++ + NO+ NO22
-- →→ NN22
DESNITRIFICACIÓ AUTÒTROFA: Conversió de l’amoni a nitrogen gas en condicions anòxiques amb nitrit I SENSE CONSUM DE MATÈRIAORGÀNICA:
ANAMMOXANAMMOX
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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:
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
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
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
NITRIFICACIÓNITRIFICACIÓ--DESNITRIFICACIÓ CONVENCIONALDESNITRIFICACIÓ CONVENCIONAL
SISTEMES D’UNA ETAPA (SINGLE-SLUDGE):
Conviuen les dues poblacions: nitrificants i desnitrificants
Anòxic Aerobi
Sedimentador
Afluent (Q) Efluent
Recirculació interna
Recirculació externaPurga
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
II Jornades tècniques de gestió d’estacions depuradores
Top Related