Diseño de una instalación para la recuperación del fósforo en una Depuradora de aguas residuales urbanas que trata un caudal de 260.000 m3/día

Abstract

[ES] A lo largo de las distintas generaciones el fósforo, elemento finito e irremplazable, ha sido esencial en el desarrollo de los fertilizantes de la industria agroalimentaria, como aditivo para fármacos, suplemento alimenticio para animales y vital en la fotosíntesis de las plantas. Pero en los últimos años los recursos de roca fosfórica han ido escaseando hasta el punto de que entre los próximos 50-100 años se prevé su agotamiento, debido al enorme crecimiento de la raza humana y su pausado ciclo de vida. Actualmente existen instalaciones que dan una oportunidad a tal problemática, que son capaces de recuperar el fósforo que se deshecha día a día en las depuradoras de aguas residuales (EDAR). Por tanto, aprovechando que, en el ámbito de la depuración de aguas residuales, el fósforo es uno de los nutrientes que son necesarios eliminar del agua debido a los problemas de obstrucción típicos de los procesos anaerobios de la línea de fangos, sería una práctica solución implantar este tipo de instalaciones. Además, no solo optimizaría el funcionamiento de la EDAR, sino que reduciría los costes de mantenimiento y obtendría un beneficio de las ventas del fósforo recuperado. Por esta razón, en este proyecto se pretende diseñar una instalación piloto de recuperación de fósforo en la EDAR del Baix Llobregat, y estudiar así el rendimiento, la viabilidad y los efectos de esta implantación en la configuración actual de la EDAR. Primero, se realizará un estudio general de las diferentes tecnologías de recuperación de fósforo, para luego elegir la solución más adecuada según el proceso actual de la línea de aguas y la línea de fangos del Baix Llobregat. Dicha elección resultará ser el sistema de recuperación por precipitación y cristalización de estruvita. A continuación, se procederá a la parametrización y el diseño de los diferentes equipos que requieren esta tecnología, e incluso se realizarán varias iteraciones en las dimensiones hasta cumplir todas las premisas que requiere un funcionamiento eficiente de la planta piloto. También se describirá detalladamente la filosofía del proceso para comprender su funcionamiento y control. Finalmente, el estudio de viabilidad muestra que esta tecnología será efectiva en el Baix Llobregat si se implementa primero una tecnología que aumentase el fósforo disponible (soluble en forma de fosfato) en la línea de aguas. De tal forma que alcance valores de recuperación en torno al 20% del fósforo total en el efluente de entrada de la EDAR.

[EN] For several generations, the phosphorous, a finite and irreplaceable element, has been essential in the development of fertilizers in the agro-food industry, as an additive for medicines, food supplement for animals and vital in the photosynthesis of plants. But in the last few years the phosphoric rock resources have tended to reduce the average stock to the extent that it¿s run out is expected between the next 50-100 years, due to the enormous growth of the human race and the slow phosphorous¿ life cycle. Nowadays there are technical installations that can give an opportunity to this issue, as they are capable of recovering the phosphorous wasted every day in the wastewater treatment plants (WWTP). Therefore, taking advantage of the fact that the phosphorous is one of the nutrients that is necessary to remove from the wastewater to avoid the obstruction problems typical of the sludge digestion, it would be a great solution to install a recovery process in a WWTP. In addition, it would not only optimize the operation of the WWTP, but would reduce the maintenance costs and it would obtain an interesting profit from the sales of the phosphorous recovery. For this reason, this project aims to design a pilot of a phosphorous recovery technology at the Baix Llobregat WWTP, and this means a study of the efficiency, viability and effects of this implementation on the current WWTP¿s configuration. First, a study will be launched to determine whether of this phosphorous recovery technologies is the optimum solution according to the current process of the water line and the sludge line of the Baix Llobregat WWTP. Then, such choice will prove to be the struvite precipitation and crystallization recovery system. Next, the different equipment that require this technology will be design and parameterized, also several iterations in the dimension¿s equipment will be carried out until all the premises for an efficient pilot plant are fulfilled. Furthermore, the philosophy of the process will be described in detail in order to understand the functional operation and control of the system. Finally, the viability study shows that this technology will be effective in the Baix Llobregat if a technology that increases the available phosphorous (soluble in the form of phosphate) is first implemented in the water line. So that the recovery value reaches around a 20% of the total phosphorous in the WWTP incoming effluent.