ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA EDAR DE TARRAGONA

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María Carmen Rivas Alvarado
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1 ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA EDAR DE TARRAGONA Ramón Barat*, Aurora Seco**, J. Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga*** *Instituto de Igeniería del Agua y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia **Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Valencia. ***Departamento de depuración. Empresa municipal mixta de aguas de Tarragona (EMATSA).

Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga*** *Instituto de Igeniería del

2 EFLUENTE PRIMARIO Precipitación inducida biológicamente P T in = 5 15 mg/l FANGO DESHIDRATADO ANAEROBIO DESHIDRATACIÓN FANGO DIGERIDO AEROBIO DIGESTIÓN DECANTADOR 2º FANGO ESPESADO P T ef < 1 mg/l ESPESADO EFLUENTE SECUNDARIO FANGO EBPR

DESHIDRATACIÓN FANGO DIGERIDO AEROBIO DIGESTIÓN DECANTADOR

3 CO 2 Ca 2+ Precipitación inducida biológicamente Ca 2+ PP-Mg-K CO 2 PAO Norg Ca 2+ Ca 2+ CO 2 CO 2 CO 2 Ca 2+ Estruvita Fosfato cálcico Carbonato cálcico Lisis celular Precipitación Psol Mg 2+ NH + 4 Ca 2+ K + CO 2

9 Estudio de la precipitación en la EDAR de Tarragona Alcance de los trabajos: Realización de una campaña analítica exhaustiva en la línea de fangos y diagnóstico previo. Calibración del modelo BNRM1 (Seco et al., 2004) en la línea de fangos con el software DESASS. Propuesta de soluciones a los problemas de precipitación y simulación de dichas soluciones con el software DESASS. Desarrollo de un sistema de control para la solución propuesta.

, 2004) en la línea de fangos con el software DESASS.

10 Campaña analítica Departamento de Ingeniería Química - UV Influente Decantador Primario Espesador fango primario Centrifuga Fango deshidratado Anóxico Fango primario Depósito tampón Digestor anaerobio Aerobio Fango secundario Decantador Secundario Flotador Efluente 5 muestreos puntuales durante 5 días consecutivos Estado estacionario Muestreo corriente 6: 1 TRC posterior al resto de muestreos

anaerobio Aerobio Fango secundario Decantador Secundario Flotador Efluente 5 muestreos puntuales

11 Resultados espesado de fango primario K sol =41.2 mg/l Mg so l=55.2 mg/l PO 4 3- =15.5 mgp/l ph=7.2 DQO sol =326 mgo 2 /l Espesador primario K sol =107.8 mg/l Mg sol =122.8 mg/l PO 4 3- =114.5 mgp/l ph=6.2 DQO sol =3906 mgo 2 /l K sol =51.5 mg/l Mg sol =65 mg/l PO 4 3- =19.1 mgp/l ph=7.2 DQO sol =348 mgo 2 /l Cámara de mezcla Digestor anaerobio Flotador de fango biológico Hidrólisis de M.O. en el fondo del espesador. Contenido en K y Mg de la materia orgánica particulada. Fermentación en el fondo del espesador. Ausencia de precipitaciones por el bajo ph.

2 DQO sol =3906 mgo 2 /l K sol =51.5 mg/l Mg sol =65 mg/l PO 4 3- =19.1 mgp/l ph=7.

12 Resultados flotado de fango secundario Espesador primario K sol =52.2 mg/l Mg sol =58.2 mg/l PO 4 3- =30.6 mgp/l ph=7.0 DQO sol =56 mgo 2 /l Cámara de mezcla Digestor anaerobio Flotador de fango biológico K sol =154.8 mg/l Mg sol =111.8 mg/l PO 4 3- =174.1 mgp/l ph=6.8 DQO sol =138 mgo 2 /l K sol =51.2 mg/l Mg sol =57.2 mg/l PO 4 3- =34.7 mgp/l ph=7.1 DQO sol =77 mgo 2 /l Suelta de P, Mg y K en el fango flotado por hidrólisis y por suelta de polifosfatos (Mg 0.36 K 0.28 PO 3 ) n P susp /P t fango flotado: 727.7/ mgp/l Poly-P

8 mg/l PO 4 3- =174.1 mgp/l ph=6.8 DQO sol =138 mgo 2 /l K sol =51.2 mg/l Mg sol =57.2 mg/l PO 4 3- =34.7 mgp/l ph=7.

13 Resultado digestión anaerobia (I) Departamento de Ingeniería Química - UV Digestor anaerobio K sol =128.4 mg/l Mg sol =118.0 mg/l Ca sol =214.5 mg/l PO 4 3- =140.6 mgp/l ph=6.4 K sol =187.0 mg/l Mg sol =77.2 mg/l Ca sol =161.2 mg/l PO 4 3- =3.1 mgp/l ph=7.6 Lisis polifosfatos. Hidrólisis de M.O. Precipitación Parámetro Unidades Entrada* Salida d.s. ph ±0.1 SS mg/l ±1767 SSV mg/l ±3456 DQO tot. mg O2/l ±1803 DQO sol. mg O2/l ±66 PO 3-4 mgp-po 4 /l ±0.8 NH + 4 mg N-NH 4 /l ±115.2 Ca tot mg Ca/l ±199.3 Ca sol. mg Ca/l ±9.7 K tot mg K/l ±8.4 K sol. mg K/l ±1.9 Mg tot mg Mg/l ±17.3 Mg sol. mg Mg/l ±5.8 P tot mg P/l ±93.7 P sol. mg P/l ±0.7

1 SS mg/l 48754 30725 ±1767 SSV mg/l 35780 14075 ±3456 DQO tot. mg O2/l 74994 28300 ±1803 DQO sol. mg O2/l 2254 256 ±66 PO 3-4 mgp-po 4 /l 140.6 3.1 ±0.8 NH + 4 mg N-NH 4 /l 642.2 1293.8 ±115.

14 Resultado digestión anaerobia (II( II) Departamento de Ingeniería Química - UV Calculo precipitación en el digestor por balances: P libpao 3.1 kg P/d P liborg 95.1 kg P/d P prec % P prec Mg prec % Mg prec Ca prec % Ca prec % P Prec Estruvita % P Prec HAP % P Fe-Adsorbido kg P/d kg Mg/d kg Ca/d

1 kg P/d P prec % P prec Mg prec % Mg prec Ca prec % Ca prec % P Prec Estruvita % P Prec

15 Calibración línea de fangos de la EDAR de Tarragona Modelo utilizado: BNRM1 (Biological Nutrient Removal Model Nº 1) (Seco et al., 2004). Modelo ASM2d (Henze et al., 1999). Modelo de sedimentación (Ribes et al., 2002). Modelo de fermentación digestión (Serralta et al., 2004). Modelo de cálculo de ph (Serralta et al., 2004). Modelo de los procesos de precipitación inducidos biológicamente (Barat et al., 2004). Software empleado: DESASS (Grupo CALAGUA)

Modelo de fermentación digestión (Serralta et al., 2004).

16 Configuración propuesta para la línea de fangos Configuración actual: Fango primario Espesador primario Efluente Configuración propuesta: Fango primario Espesador primario Efluente FeCl 3 P Flotador de fango biológico Fango biológico Efluente FeCl 3 Cámara de mezcla Fango a digestión anaerobia Cámara de mezcla Fango a digestión anaerobia Flotador de fango biológico Fango biológico Efluente P

Flotador de fango biológico Fango biológico Efluente FeCl 3 Cámara de mezcla Fango a digestión

17 Configuración propuesta para la línea de fangos Resultados simulación con DESASS: Q elutriación (m3/d) Departamento de Ingeniería Química - UV Reducción carga a digestión (%) SS (mg/l) sobrenadante PO4 Mg NH4 SS sobrenadante

400 450 500 Q elutriación (m3/d) Departamento de Ingeniería Química - UV

18 Configuración propuesta para la línea de fangos Resultados simulación con DESASS: Reducción en la carga sobre la corriente de fango a digerir originalmente del: 54% en fosfatos 23% en fósforo total 30% en magnesio 14,4% en magnesio total 46% en amonio 14% en nitrógeno total

fango a digerir originalmente del: 54% en fosfatos 23% en fósforo

19 Configuración propuesta para la línea de fangos Departamento de Ingeniería Química - UV Algoritmo de control Sistema de control propuesto: 1 Q Q 4 Q 3 2 Q Efluente FeCl 3 Cámara de mezcla Fango biológico Fango a digestión anaerobia Flotador de fango biológico Q Efluente

propuesto: 1 Q Q 4 Q 3 2 Q Efluente FeCl 3 Cámara de mezcla Fango

20 Configuración propuesta para la línea de fangos Otras acciones propuestas (I): Disminución de la superficie de contacto fango digerido/atmósfera. Minimizar pérdidas de CO 2 : elevan el ph y favorecen la precipitación. Sustituir conducciones metálicas de trasiego de fango digerido por otro material no metálico y de menor rugosidad (PVC o polietileno). Conducciones metálicas mayor tendencia a acumular precipitados sobre su superficie.

Sustituir conducciones metálicas de trasiego de fango digerido por otro material no metálico y de menor

21 Configuración propuesta para la línea de fangos Otras acciones propuestas (II): Para evitar que se produzca la precipitación de estruvita sobre la superficie de las centrífugas, se propone prever un sistema de aireación en el depósito tampón con objeto de forzar la precipitación de la estruvita antes de introducir el fango en las centrífugas. Separar la estruvita precipitada del resto de fango mediante un hidrociclón. Desde el depósito tampón se bombeará de forma continua el fango al hidrociclón, en el cual se obtendrá el precipitado y el fango libre de precipitado será recirculado al depósito tampón.

22 CONCLUSIONES (I) Departamento de Ingeniería Química - UV Los estudios realizados muestran 99.5% del fósforo disponible precipita en el interior del digestor, de los cuales el 42.8% lo hace en forma de estruvita, un 4.2% en forma de hidroxiapatita y el 53.0% restante en forma de precipitado de hierro y adsorbido.

23 CONCLUSIONES (II( II) Departamento de Ingeniería Química - UV La solución propuesta consiste en elutriar en el espesador la mezcla de fango biológico flotado con el fango primario espesado. Reducción en la carga sobre la corriente de fango a digerir originalmente: 54% en fosfatos 23% en fósforo total 30% en magnesio 14,4% en magnesio total 46% en amonio 14% en nitrógeno total.

24 CONCLUSIONES (III( III) Departamento de Ingeniería Química - UV Se propone un sistema de control basado en el control de la altura del manto de fangos en el espesador Otras actuaciones: Minimizar la superficie de contacto del fango con la atmósfera. Sustitución de las conducciones metálicas de fango. Inducir la precipitación de la estruvita en el depósito tampón y separarla mediante un hidrociclón.

25 ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA EDAR DE TARRAGONA Ramón Barat*, Aurora Seco**, J. Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga*** *Instituto de Igeniería del Agua y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia **Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Valencia. ***Departamento de depuración. Empresa municipal mixta de aguas de Tarragona (EMATSA).

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