Estudio del proceso de ultrafiltración como pretratamiento de la corriente de escurrido de centrífuga, procedente de la línea de fangos de una EDAR, para posterior recuperación del nitrógeno amoniacal

Abstract

[ES] El fango generado en las estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas es comúnmente tratado a través de una digestión anaerobia. Posteriormente, el fango digerido es deshidratado mediante centrífugas. Actualmente, la fracción líquida obtenida en este proceso de deshidratación, denominada corriente de escurrido, se recircula a cabecera de la depuradora. Sin embargo, el alto contenido en nutrientes que esta corriente posee, la convierte en un residuo de alto valor añadido. Así pues, la recuperación de nutrientes de esta corriente puede ser una excelente oportunidad para la fabricación de fertilizantes. El principal objetivo de este trabajo es, a partir de muestras reales de escurrido de centrífuga, estudiar el pretratamiento a aplicar para acondicionar la muestra para una posterior recuperación de nutrientes mediante contactores de membrana. El pretratamiento incluirá dos etapas: una primera etapa de filtración convencional en la que se probarán filtros de diferente micraje y, una segunda etapa basada en un tratamiento mediante membranas de ultrafiltración. En el caso de la ultrafiltración, se estudiarán tanto la influencia del material de la membrana como las condiciones de operación de las mismas. Adicionalmente, se evaluarán las características del escurrido de centrífuga pretratado para determinar si se ha conseguido reducir el contenido en materia orgánica sin eliminar el nitrógeno amoniacal, ya que éste es el nutriente que se quiere recuperar. Además, se realizarán estudios adicionales con una membrana de nanofiltración para comparar los resultados obtenidos de permeado con los resultados obtenidos con las membranas de ultrafiltración. Para todas las membranas, se buscará el mejor protocolo de limpieza para recuperar la permeabilidad inicial de las membranas probadas y se analizará la membrana de ultrafiltración usada para caracterizar la precipitación producida por los ensayos con el escurrido. Para finalizar, se realizarán ensayos con polielectrolito, para obtener la influencia de su adición sobre la membrana en la línea de fangos de las depuradoras.

[CAT] El fang generat en les estaciones depuradores d’aigües residuals urbanes es normalment tractat a través d’una digestió anaeròbia. Posteriorment, el fang digerit es deshidratat mitjançant centrífugues. Actualment, la fracció líquida obtinguda en aquest procés de deshidratació, anomenada corrent d’escorregut, es recircula a capçalera de la depuradora. Tanmateix, l’alt contingut en nutrients que la corrent posseeix, la converteix en un residu d’alt valor afegit. Així doncs, la recuperació de nutrients d’aquesta corrent pot ser una excel·lent oportunitat per a la fabricació de fertilitzants. El principal objectiu d’aquest treball és, a partir de mostres reals d’escorregut de centrífuga, estudiar el pretractament que cal aplicar per condicionar la mostra per a una posterior recuperació de nutrients mitjançant contactors de membranes. El pretractament inclourà dues etapes: una primera etapa de filtració convencional en la qual es provaran diferents micratges i, una segona etapa basada en un tractament mitjançant membranes d’ultrafiltració. En el cas de la ultrafiltració, s’estudiaran tant la influència del material de la membrana com les condicions d’operació. Addicionalment, s’avaluaran les característiques de l’escorregut pretractat per determinar si s’ha aconseguit reduir el contingut en matèria orgànica sense eliminar el nitrogen amoniacal, ja que aquest és el nutrient que es vol recuperar. A més, es realitzaran estudis addicionals amb una membrana de nanofiltració per comparar els resultats obtinguts de permeat amb els resultats obtinguts amb les membranes d'ultrafiltració. Per a totes les membranes, es buscarà el millor protocol de neteja per recuperar la permeabilitat inicial de les membranes provades i s'analitzarà la membrana d'ultrafiltració utilitzada per caracteritzar la precipitació produïda pels assajos amb l'escorregut. Per finalitzar, es realitzaran assajos amb polielectròlit per obtenir la influència en la membrana de la seva addició en la línia de fangs de les depuradores.

[EN] The sludge generated in urban wastewater treatment plants is commonly treated through anaerobic digestion. Subsequently, the digested sludge is dehydrated using centrifuges. Nowadays, the liquid fraction obtained in this dehydration process, called centrate stream, is recirculated to the head of the treatment plant. However, the high content of nutrients that this current has, makes it a waste with high added value. Thus, the recovery of nutrients from this stream can be an excellent opportunity for the production of fertilizers. The main objective of this work is, from real samples of centrifuge centrate, to study the pre-treatment to be applied to condition the sample for later recovery of nutrients by means of membrane contactors. The pre-treatment will include two stages: a first stage of conventional filtration in which filters of different microns will be tested and, a second stage based on treatment using ultrafiltration membranes. In the case of ultrafiltration, both the influence of the membrane material and their operating conditions will be studied. Additionally, the characteristics of the pre-treated centrifuge centrate will be evaluated to determine if the organic matter content has been reduced without removing the ammoniacal nitrogen, since this is the nutrient to be recovered. Moreover, additional studies will be carried out with a nanofiltration membrane to compare the results obtained from permeate with the results obtained with ultrafiltration membranes. For all membranes, the best cleaning protocol will be looked out to recover the initial permeability of the membranes tested and the ultrafiltration membrane used to characterize the precipitation produced by the tests with the centrate will be analyzed. Finally, tests will be carried out with polyelectrolyte, to obtain the influence of its addition on the membrane in the sludge line of the wastewater treatment plants.