Estudio del proceso de ósmosis inversa para la recuperación de nutrientes presentes en el escurrido de centrifuga de una depuradora de aguas residuales urbanas

Abstract

[ES] El escurrido de centrífuga procedente de una estación depuradora de aguas residuales urbanas (EDARU) es una corriente residual de una etapa clave en el tratamiento de los lodos generados durante el proceso de depuración de aguas residuales. Esta etapa, denominada deshidratación, tiene como objetivo principal eliminar el exceso de agua de los lodos para dejar al fango con el mayor porcentaje de materia seca posible. El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es la concentración de nutrientes del escurrido de centrífuga mediante ósmosis inversa. En el contexto de la concentración de nitrógeno amoniacal (principal nutriente en el escurrido), el proceso de ósmosis inversa se plantea para ver si es posible concentrar el nitrógeno amoniacal y otros nutrientes y así obtener una corriente enriquecida en los mismos (fundamentalmente nitrógeno, fosforo y potasio) que pueda ser utilizada en la fabricación de fertilizantes líquidos. Este nitrógeno amoniacal es una forma de nitrógeno presente en las aguas residuales que puede ser problemática, así como el fósforo si se descargan directamente al medio ambiente sin un tratamiento adecuado pues favorece el proceso de eutrofización. Buscar alternativas de valorización del estos nutrientes es importante debido a su valor como fertilizante en la agricultura e incluso para otros usos industriales. Previamente al proceso de ósmosis inversa, se le aplicará al escurrido de centrífuga un proceso de microfiltración. El permeado de esta microfiltración, al tener un bajo contenido de partículas y microorganismos, es adecuado como alimento para la ósmosis inversa. Esto evita posibles obstrucciones o daños en las membranas de la ósmosis inversa y mejora la eficiencia del proceso. Además, al eliminar contaminantes y sales presentes en el agua, el uso del permeado de la microfiltración contribuye a obtener un producto final de mayor calidad y pureza.

[CA] L'espremut de centrifugadora procedent d'una estació depuradora d'aigües residuals urbanes (EDARU) és un corrent residual d'una etapa clau en el tractament dels fangs generats durant el procés de depuració d'aigües residuals. Aquesta etapa, anomenada deshidratació, té com a objectiu principal eliminar l'excés d'aigua dels fangs per a deixar la lama amb el major percentatge de matèria seca possible. L'objectiu d'aquest Treball Fi de Grau és la concentració de nutrients de l'espremut de centrifugadora mitjançant òsmosi inversa. En el context de la concentració de nitrogen amoniacal (principal nutrient en l'espremut), el procés d'òsmosi inversa es planteja per a veure si és possible concentrar el nitrogen amoniacal i altres nutrients i així obtenir un corrent enriquit en ells (principalment nitrogen, fòsfor i potassi) que puga ser utilitzat en la fabricació d'adobs líquids. Aquest nitrogen amoniacal és una forma de nitrogen present en les aigües residuals que pot ser problemàtica, així com el fòsfor si es llancen directament al medi ambient sense un tractament adequat ja que afavoreix el procés d'eutrofització. Buscar alternatives de valorització d'aquests nutrients és important a causa del seu valor com a adob en l'agricultura i fins i tot per a altres usos industrials. Prèviament al procés d'òsmosi inversa, s'aplicarà a l'espremut de centrifugadora un procés de microfiltració. El permeat d'aquesta microfiltració, al tindre un baix contingut de partícules i microorganismes, és adequat com a aliment per a l'òsmosi inversa. Això evita possibles obstruccions o danys en les membranes de l'òsmosi inversa i millora l'eficiència del procés. A més, en eliminar contaminants i sals presents en l'aigua, l'ús del permeat de la microfiltració contribueix a obtenir un producte final de major qualitat i puresa.

[EN] Centrifuge runoff from an urban wastewater treatment plant (WWTP) is a waste stream from a key stage in the treatment of sludge generated during the wastewater treatment process. This stage, called dewatering, has the main objective of removing excess water from the sludge in order to leave the sludge with the highest possible percentage of dry matter. The objective of this Final Degree Project is the concentration of nutrients in the centrifuge sludge by means of reverse osmosis. In the context of the concentration of ammoniacal nitrogen (the main nutrient in the runoff), the reverse osmosis process is proposed to see if it is possible to concentrate ammoniacal nitrogen and other nutrients and thus obtain a stream enriched in them (mainly nitrogen, phosphorus, and potassium) that can be used in the manufacture of liquid fertilisers. This ammoniacal nitrogen is a form of nitrogen present in wastewater that can be problematic, as well as phosphorus if it is discharged directly into the environment without adequate treatment, as it favours the process of eutrophication. It is important to look for alternatives for the valorisation of these nutrients because of their value as a fertiliser in agriculture and even for other industrial uses. Prior to the reverse osmosis process, a microfiltration process will be applied to the centrifuge drainage. The permeate from this microfiltration, having a low content of particles and microorganisms, is suitable as feed for reverse osmosis. This prevents possible clogging or damage to the reverse osmosis membranes and improves the efficiency of the process. In addition, by removing contaminants and salts present in the water, the use of microfiltration permeate contributes to a higher quality and purer end product.