Eliminación y recuperación de nitrógeno mediante zeolitas de intercambio iónico: estudio a largo plazo y automatización del proceso

[ES] En este proyecto se pretende estudiar el proceso de adsorción de amonio en una columna de intercambio iónico como la última parte de un proceso de depuración de aguas residuales urbanas alternativo al tratamiento biológico tradicional. En este proceso el permeado de un proceso de ultrafiltración es tratado mediante intercambio iónico, consiguiendo por un lado una corriente que cumple con los límites de vertido del amonio, y, tras la regeneración, una corriente concentrada. Este concentrado, posteriormente, se alimenta a un contactor de membranas a contracorriente con ácido sulfúrico, obteniéndose sulfato de amonio, un fertilizante sostenible. Se estudiará el número de ciclos de saturación/regeneración que se pueden realizar con una misma carga de zeolitas sin que haya una pérdida significativa de eficacia, con el objetivo de determinar la vida útil de las zeolitas. También se estudiarán diferentes posibilidades en la etapa de regeneración de las zeolitas, como el uso de distintos regenerantes, la concentración óptima de estos o el pH más favorable, con tal de alargar la vida útil de dichas zeolitas. Además, se comparará la capacidad de adsorción y su variación tras varios ciclos de trabajo entre el agua de ultrafiltración y el agua de ultrafiltración descalcificada, para ver cómo afecta la presencia de los cationes competidores a la vida útil de las zeolitas. Por último, con la idea de conseguir una automatización del proceso, se llevará un seguimiento de la conductividad para establecer una relación entre la concentración de amonio a la salida de las columnas y la variación en la conductividad.

[EN] This project aims to study the process of ammonium adsorption in an ion exchange column as the final stage of an alternative urban wastewater treatment process to traditional biological treatment. In this process, the permeate from an ultrafiltration process is treated by ion exchange, obtaining, on the one hand, a stream that complies with ammonium discharge limits and, after regeneration, a concentrated stream. This concentrate is then fed into a countercurrent membrane contactor with sulphuric acid, yielding ammonium sulphate, a sustainable fertiliser. The number of saturation/regeneration cycles that can be performed with the same load of zeolites without significant loss of efficiency will be studied, with the aim of determining the useful life of the zeolites. Different possibilities will also be studied in the zeolite regeneration stage, such as the use of different regenerants, their optimal concentration, or the most favourable pH, in order to extend the useful life of these zeolites. In addition, the adsorption capacity and its variation after several working cycles will be compared between ultrafiltration water and decalcified ultrafiltration water, to see how the presence of competing cations affects the useful life of the zeolites. Finally, with the aim of automating the process, conductivity will be monitored to establish a relationship between the concentration of ammonium at the outlet of the columns and the variation in conductivity.