Eliminación de nitrógeno en retornos de deshidratación de lodos de EDAR. Proceso BIOMOX

Índice Presentación de la empresa WEHRLE El impacto de los retornos de deshidratación Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Tratamiento de retornos de deshidratación Referencias del proceso BIOMOX

Presentación de la empresa WEHRLE Grupo de empresas de origen alemán fundado en 1860 WEHRLE Umwelt GmbH: Actividad en la fabricación de equipos de ingeniería medioambiental y el tratamiento de aguas residuales de alta carga. Más de 30 años de experiencia en el tratamiento de aguas residuales Con presencia internacional: empresas filiales en España, Reino Unido y Brasil y socios colaboradores en Tailandia, India, China, Rusia, Colombia, Turquía y Francia Especialistas en el tratamiento biológico aerobio y anaerobio de aguas residuales complejas y procesos de separación con membranas Más de 300 referencias a nivel mundial

Presentación de la empresa WEHRLE Otras tecnologías de tratamiento WEHRLE Tratamientos biológicos aerobios MBRBIOMEMBRAT / BIOSTREAM Separación con membranas (UF, NF, OI) Tratamientos biológicos anaeróbicos BIODIGAT / NBIO Adsorción con Carbón activo SequencingBatchReactor (SBR) Tratamiento mecánico biológico de residuos sólidos (MYT)

Contaminación del agua residual Presentación de la empresa WEHRLE Tecnologías de tratamiento WEHRLE AS AF SB BIOSTREAM BIOSTREAM /UF Combinación de procesos Pabellón 4 Stand 25A BIOMEMBRAT BIOMOX BIO conv. SBR CA NF OI Calidad de vertido

El impacto de los retornos de deshidratación Estación depuradora de aguas residuales (EDAR) Balance de nitrógeno 55% Agua residual decantador primario 100% 105% proceso proceso de lodos de lodos activos activos decantador secundario 22% Retornos de deshidratación < 1% caudal EDAR 15 25% de carga de N NNH 4 : 500 1500 mg/l DBO 5 : < 150 mg/l 15% 43% 28% deshidratación de lodos 23% Impacto en línea de aguas Menor calidad de vertido Mayor consumo de O 2 Reducida relación C/N ( adición C?) Mayor producción de lodo digestión de lodos 20%

El impacto de los retornos de deshidratación Estación depuradora de aguas residuales (EDAR) Tratamiento de retornos 55% 50% Agua residual decantador primario 100% 105% 87% proceso de lodos activos decantador secundario 22% 15% 2% 17% 15% 28% 22% Reducción de aprox. 20 % 43% 37% deshidratación de lodos Mejoras de aprox. 25% 23% 18% Tratamiento eficaz y de bajos costes de operación Tratamiento de retornos digestión de lodos 20% 19%

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Ciclo del nitrógeno en la naturaleza Desnitrificación Atmósfera N 2 Fijación del nitrógeno 250 M Ton/año Biológica (leguminosas) Abiótica: rayos, erupciones Industrial: producción fertilizantes Fuente de C NO 2 NH 4 + N orgánico NO 3 Nitrificación O 2

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Proceso convencional Nitrificación Desnitrificación (v 1.0) Nitritación Desnitritación (v 2.0) NITRIFICACIÓN DESNITRIFICACIÓN NITRITACIÓN Nitratación 0,5 O 2 Bacterias NOB 1 mol NO 3 0,33 Fuente de C DESNITRITACIÓN Nitritación 1,5 O 2 1 mol NO 2 Bacterias AOB 1 mol NO 2 0,5 Fuente de C 1 mol NH 4 + Bacterias autótrofas Ambiente aeróbico Bacterias heterótrofas Ambiente anóxico 0,5 mol N 2

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Proceso convencional Nitrificación Desnitrificación (v 1.0) Nitritación Desnitritación (v 2.0) NITRITACIÓN DESNITRITACIÓN Nitritación 1 mol NO 2 1 mol NO 2 0,5 Fuente de C 1,5 O 2 Bacterias AOB 1 mol NH 4 + Reducción del 25% del consumo energético Reducción Bacterias del 40% autótrofas del consumo de C externo Bacterias heterótrofas Menor Ambiente producción aeróbico de fango exceso Ambiente anóxico Mayor control de proceso: nitrite shunt 0,5 mol N 2

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Proceso convencional Nitrificación Desnitrificación (v 1.0) Nitritación Desnitritación (v 2.0) Nitritación parcial Anammox (v 3.0) NITRITACIÓN NITRITACIÓN PARCIAL 50 60% OXIDACIÓN DESNITRITACIÓN ANAERÓBICA DE AMONIO Nitritación 0,5 1 mol NO 2 2 0,86 1,5 O 22 Bacterias AOB Bacterias 1 mol NO Anammox 2 Planctomycetes 0,5 Fuente de C 0,5 1 mol NH + 4 NH 4 + + 1.32 NO 2 + 0.066 HCO 3 + 0.13 H + 0.26 NO 3 + 1.02 N 2 + 0.066 CH 2 O 0.5 N 0.15 + 2.03 H 2 O Bacterias autótrofas Ambiente aeróbico Reducción del 60% del consumo energético Reducción de aprox. 100% del consumo de C externo Menor producción de fango exceso Mayor control de proceso: nitrite shunt Bacterias heterótrofas autótrofas Ambiente anóxico 0,44 mol N 0,5 mol 2 0,11 mol NO 2 3

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Comparación de los procesos biológicos para la eliminación de nitrógeno Microbiología Demanda de oxígeno [g O 2 /g N] nitrificación /desnitrificación AOB,NOB /desnitrificantes Nitritación /desnitritación AOB /desnitrificantes BIOMOX nitritación parcial /anammox AOB /anammox 4.57 3.43 1.71 Ahorro en oxígeno 24 % 60 % Demanda de fuente de C [g DBO/g N] 3.7 2.3 0 Ahorro en fuente de C 38 % 100 % Producción de lodo exceso +++ ++ + Eficacia de eliminación N > 95 % 90 % 85 %

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno Ciclo del nitrógeno en la naturaleza Desnitrificación Atmósfera N 2 Fijación del nitrógeno Fuente de C NO 2 Anammox NH 4 + N orgánico NO 3 Nitrificación O 2

Tratamiento de retornos de deshidratación Procesos industriales para la eliminación biológica de nitrógeno Sistemas convencionales (v1.0, años 80) Nitritación parcial + Anammox (v3.0, años 2000) Fuente de C O 2 Q SBR Nitrificación Desnitrificación O 2 Q SBR Nitritación Anammox Lodo granular SHARON + DENI (v2.0, años 90) Q Nitritación Deni O 2 Q MBBR Nitritación Anammox O 2 Fuente de C Lodo sobre soportes plásticos

Tratamiento de retornos de deshidratación Procesos industriales para la eliminación biológica de nitrógeno Nitritación parcial + Anammox (v3.0, años 2000) O 2 Q SBR Nitritación Anammox Lodo granular O 2 Q MBBR Nitritación Anammox Lodo sobre soportes plásticos

Tratamiento de retornos de deshidratación Procesos industriales para la eliminación biológica de nitrógeno Nitritación parcial + Anammox (v3.0, años 2000) Nitritación parcial + Anammox (v3.1, años 2010) O 2 Q SBR Nitritación Anammox Q Nitritación Anammox BIOMOX SBR Lodo granular O 2 BIOMOX CFR O 2 Q MBBR Nitritación Anammox O 2 Q IFAS Nitritación Anammox Lodo sobre soportes plásticos

Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX SBR Alimentación a SBR Decantación Aire ph O 2 NH 4 + NH 4 + + NO 2 N 2 NH 4 + + O 2 NO 2 Descarga Balsa de retornos Reactor SBR Soplante Proceso discontinuo o por cargas Aireación intermitente en cada ciclo (fase aeróbica / fase anóxica) 3 4 ciclos/día Control de proceso

aerobia anóxica aerobia anóxica Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX SBR Control de proceso Máx. 0,4 0,5 O 2 NO 2 O 2 Aprox. 0,02 0,03 ph Fase Inicio de formación de NO 3 lag Aireación intermitente: ciclos aerobio / anóxico Control de concentración de oxígeno: evitar formación de NO 3 Variable de control: ph Rendimiento > 80% en eliminación de N tiempo tiempo

Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX CFR Reactor de nitritación NH 4 + + O 2 NO 2 Aire Decantador de nitritación Balsa de retornos ph O 2 NH 4 + 50% NH 4 + 50% NO 2 Recirculación de lodos 1 ph NH 4 + Reactor de deamonificación NH 4 + + NO 2 N 2 Decantador de deamonificación Descarga Proceso en dos etapas: nitritación + deamonificación Alimentación continua de retornos al proceso Aireación intermitente en reactor de nitritación: evitar la formación de NO 3 Recirculación de lodos 2

Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX CFR Plano de implantación Sala de control decantador Anammox Reactor anóxico Anammox Sala de máquinas Reactor aerobio de nitritación Decantador nitritación

Concentración (mg/l) Temperatura (ºC) Eliminación de N (%) Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX CFR Operación estable 800 100 700 600 500 90 80 70 60 400 50 300 200 100 40 30 20 10 0 0 NNH4 entrada mg/l NNH4 salida mg/l DQO entrada mg/l DQO salida mg/l % Eliminación de NNH4 Temperatura ºC

Tratamiento de retornos de deshidratación Proceso BIOMOX CFR Comparación entre proceso SBR y proceso CFR BIOMOX CFR BIOMOX SBR Condiciones de operación y circuitos independientes para cada proceso: TSS, HRT, SRT, sedimentabilidad, etc. Operación más estable Mayor rendimiento en eliminación de N y NNH 4 + Alimentación continua: menor volumen de depósito tampón Menor consumo de aireación Instalación más sencilla Menores costes de inversión

Referencias BIOMOX BIOMOX SBR Rheda Localización: EDAR Rheda, Alemania 103.000 habeq. Retornos lodos EDAR + industrial Tipo: BIOMOX SBR Volumen: 970 m³ Capacidad: 312 m³/d 680 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 80 %

Referencias BIOMOX BIOMOX CFR Fulda Localización: EDAR Fulda, Alemania 200.000 habeq. Retornos lodos EDAR Tipo: BIOMOX CFR Volumen: 2 x 300 m³ Capacidad: 600 m³/d 307 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 75 %

Referencias BIOMOX BIOMOX CFR Landshut Localización: EDAR Landshut, Alemania 260.000 habeq. Retornos lodos EDAR Tipo: BIOMOX CFR Volumen: 2 x 320 m³ Capacidad: 240 m³/d 340 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 75 %

Referencias BIOMOX BIOMOX CFR Potsdam Localización: EDAR PostdamNord, Alemania 90.000 habeq. Retornos lodos EDAR Tipo: BIOMOX CFR Volumen: 2 x 200 m³ Capacidad: 240 m³/d 160 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 80 %

Referencias BIOMOX BIOMOX CFR EDAR Badajoz (puesta en marcha en abril 2016) Localización: EDAR Badajoz 385.000 habeq. Retornos lodos EDAR Tipo: BIOMOX CFR Volumen: 2 x 360 m³ Capacidad: 495 m³/d 400 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 80 %

A modo de conclusión Los procesos combinados de nitritación + oxidación anaeróbica de amonio (Anammox) muestran una elevada eficacia en la eliminación de nitrógeno en los retornos de deshidratación Reducidos costes de operación Proceso adaptable a las necesidades de cada EDAR Amplia implantación en Europa central y EE.UU. Solución eficaz a corto plazo para la eliminación de nutrientes

Muchas gracias por su atención WEHRLE Medioambiente S.L. www.wehrle.es Presente en SMAGUA 2016: Pabellón 4 Stand 25 A Energy Technology Environmental Technology Manufacturing