Estudio de los procesos de extracción y posterior separación del fósforo en el fango de la EDAR de Murcia-Este

Abstract

[ES] Con el desarrollo humano, la escasez de recursos no renovables es inminente. El fósforo es una sustancia imprescindible en la producción de fertilizantes y por tanto en la industria alimentaria. Sin embargo, el fósforo es un recurso mineral limitado que se agotará dentro de unos años. Los sistemas de depuración lo eliminan en grandes cantidades de las aguas residuales y hasta el momento no favorecían su reaprovechamiento de manera óptima. De este modo, es necesario reconsiderar las aguas residuales como una fuente de recursos. Por tanto, las EDARs además de depurar las aguas residuales, deben recuperar fósforo y otros recursos como nitrógeno y energía. El proceso para recuperar el fósforo a partir de las aguas residuales urbanas se divide en 3 etapas: la primera es la acumulación de polifosfato biológicamente en la línea de aguas. La segunda es la extracción del fósforo acumulado en el interior de las PAOs, que pasa a su forma disuelta (ortofosfato) en condiciones anaerobias y finalmente se separa una corriente líquida rica en ortofosfato del fango por medio de un proceso de sedimentación en los espesadores junto al fango primario. El sobrenadante, con alta concentración de ortofosfato es una corriente idónea para realizar la recuperación de fósforo. El objetivo principal de este trabajo es estudiar la extracción y separación de fósforo a partir de los fangos biológicos de la EDAR de Murcia-Este. En este trabajo se estudiarán en laboratorio los procesos de liberación de polifosfato en condiciones anaerobias y de obtención de la corriente líquida rica en ortofosfato por sedimentación del fango biológico. El proceso de la liberación de polifosfato se estudiará manteniendo el fango flotado en condiciones anaerobias durante periodos de hasta 2 días. En el transcurso se medirá la concentración de ortofosfato y otros componentes que permitan caracterizar el proceso de liberación. Los experimentos de sedimentación de fangos estudiarán la sedimentación del fango flotado, fango primario y su mezcla. Además se analizará el efecto de la fermentación del fango flotado sobre esta sedimentación. Los experimentos se realizarán en columnas de sedimentación de manera que se disminuyan las posibles interferencias por efecto pared. Además se analizarán otras propiedades de los fangos que guardan relación con la sedimentación como pueden ser la densidad de los flóculos, su tamaño o la densidad del fango seco.

[EN] With human development, the shortage of non-renewable resources is imminent. Phosphorus is an essential substance in the production of fertilizers and therefore in the food industry. However, phosphorus is a limited mineral resource that will be depleted within a few years. Treatment systems eliminate it in large quantities from wastewater and until now have not favored its optimal reuse. Thus, it is necessary to reconsider wastewater as a source of resources. Therefore, WWTPs, in addition to treating wastewater, must recover phosphorus and other resources such as nitrogen and energy. The process to recover phosphorus from urban wastewater is divided into 3 stages: the first is the accumulation of polyphosphate biologically in the water line. The second is the extraction of the phosphorus accumulated inside the PAOs, which passes into its dissolved form (orthophosphate) under anaerobic conditions. And finally, a liquid stream rich in orthophosphate is separated from the sludge by means of a sedimentation process in the thickeners together with primary sludge. The supernatant, with a high concentration of orthophosphate, is an ideal current to carry out the recovery of phosphorus. The main objective of this work is to study the extraction and separation of phosphorus from the biological sludge of the Murcia-Este WWTP. In this work, the processes of polyphosphate release under anaerobic conditions and of obtaining the liquid stream rich in orthophosphate by sedimentation of the biological sludge will be studied in the laboratory. The polyphosphate release process will be studied by keeping the sludge floated under anaerobic conditions for periods of up to 2 days. In the course, the concentration of orthophosphate and other components that allow characterizing the release process will be measured. The sludge sedimentation experiments will study the sedimentation of float sludge, primary sludge and their mixture. In addition, the effect of the fermentation of the floated sludge on this sedimentation will be analyzed. The experiments will be carried out in sedimentation columns in such a way as to reduce the possible interferences due to the wall effect. In addition, other properties of the sludge that are related to sedimentation will be analyzed, such as the density of the flocs, their size or the density of the dry sludge.