Estudio del proceso de recuperación de fósforo y amonio a partir del escurrido de centrífuga proveniente de la línea de fangos de una EDAR mediante precipitación y contactor de membrana

Abstract

[ES] La corriente de escurrido de las depuradoras es un subproducto líquido obtenido tras el proceso de centrifugación utilizado para deshidratar los lodos de depuradora, con el objetivo de reducir su volumen antes de su eliminación o recuperación. Normalmente, este efluente, que tiene una concentración elevada en nutrientes como fósforo y nitrógeno, se reincorpora a cabecera de depuradora, sin considerar esta corriente como fuente de nutrientes.

El objetivo de este proyecto es determinar las condiciones óptimas de precipitación del fósforo en forma de vivianita a partir de estos efluentes. Se tendrá en cuenta tanto la cantidad como la calidad de este producto en forma de cristal para su posterior utilización como fertilizante.

Para ello, se estudiará la influencia de diferentes parámetros en la formación de vivianita precipitada; entre ellos pH, concentración de hierro y fósforo, interferencia de iones y velocidad de agitación magnética. Inicialmente se realizarán ensayos con aguas simuladas, con las que se obtendrán las condiciones óptimas de la precipitación, las cuales serán replicadas con escurrido de centrífuga bajo condiciones anóxicas.

En los ensayos con escurrido, una vez caracterizado, será pretratado mediante ultrafiltración (UF) para disminuir su contenido en materia orgánica. El permeado obtenido de la UF se alimentará a un contactor de membranas para, con la ayuda de una corriente de ácido sulfúrico, recuperar el amonio. Las condiciones de operación del proceso de UF y del contactor de membrana fueron optimizadas en estudios previos (TFM Ester Pérez Valiente).

La corriente de salida del proceso de contactor de membrana (baja concentración de amonio) se utilizará para la obtención de vivianita bajo las condiciones de operación previamente optimizadas. Con los resultados obtenidos, se determinará la eficiencia del proceso de precipitación en términos de reducción de la concentración de fósforo, así como de cantidad y calidad del precipitado. Además, se replicarán las condiciones óptimas de precipitación mediante cristalización asistida por membranas.

[CA] El corrent d'escorregut de les depuradores és un subproducte líquid obtingut després del procés de centrifugació utilitzat per a deshidratar els llots de depuradora, amb l'objectiu de reduir el seu volum abans de la seua eliminació o recuperació. Normalment, este efluent, que té una concentració elevada en nutrients, com a fòsfor i nitrogen, es reincorpora a capçalera de depuradora, sense considerar este corrent com a font de nutrients. L'objectiu d'este projecte ha sigut determinar les condicions òptimes de precipitació del fòsfor en forma de vivianita a partir d'estos efluents. Per a això, s'ha estudiat la influència de diferents paràmetres en la formació de vivianita precipitada; entre ells pH (6; 6,5; 7 ;7,5 ;8), concentració de ferro i fòsfor (Relació molar Fe/P 0,5; 1; 1,5; 1,75; 1), interferència d'ions (Mg2+, Ca2+, K+ , Cli NH4 + ) i velocitat d'agitació magnètica (200rpm, 400rpm). Inicialment es van realitzar assajos amb dissolucions model, a partir dels quals es va observar que a major pH major quantitat de precipitat, però menor puresa. A més, els ions interferixen tant en la quantitat com en la qualitat del precipitat. Es va concloure que la condició òptima de precipitació, considerant tant la qualitat del precipitat com la seua quantitat, els costos energètics i els costos químics, és pH 8 i relació molar Fe/P 1,75. A continuació, es van realitzar assajos amb escorregut de centrífuga. Una vegada caracteritzat l'escorregut, es pretrató mitjançant ultrafiltració (UF), per a disminuir el seu contingut en matèria orgànica, observant-se que la demanda química d'oxigen (DQO) es va reduir en un 40% i la seua terbolesa en un 95%. El permeat obtingut de la UF es va alimentar a un contactor de membranes per a, amb l'ajuda d'un corrent d'àcid sulfúric, recuperar l'amoni. A través d'este procés es va recuperar fins al 55% de l'amoni contingut inicialment en l'efluent. El corrent d'eixida del procés de contactor de membrana (baixa concentració d'amoni) es va utilitzar per a l'obtenció de vivianita sota les condicions d'operació prèviament optimitzades. Es va observar que el pretractament amb un contactor de membrana per a eliminar l'amoni abans de la precipitació no va millorar la qualitat i la quantitat de vivianita. Al revés, este pretractament va reduir la quantitat d'amoni recuperada. Per tant, és més interessant realitzar la precipitació abans del procés de contactor de membrana per a la recuperació de l'amoni.

[EN] The sewage treatment plant run-off stream is a liquid by-product obtained after the centrifugation process used to dewater sewage sludge, with the aim of reducing its volume before disposal or recovery. Normally, this effluent, which has a high concentration of nutrients such as phosphorus and nitrogen, is returned to the sewage treatment plant headwaters, without considering this stream as a source of nutrients.

The aim of this project is to determine the optimum conditions for the precipitation of phosphorus in the form of vivianite from this effluent. Both the quantity and quality of this product in crystal form will be taken into account for its subsequent use as a fertiliser.

For this purpose, the influence of different parameters on the formation of precipitated vivianite will be studied, including pH, iron and phosphorus concentration, ion interference and magnetic stirring speed. Initially, tests will be carried out with simulated water, with which the optimum precipitation conditions will be obtained, which will be replicated with centrifuge run-off under anoxic conditions.

In the tests with draining, once characterised, it will be pre-treated by ultrafiltration (UF) to reduce its organic matter content. The permeate obtained from the UF will be fed to a membrane contactor to recover the ammonium with the help of a sulphuric acid stream. The operating conditions of the UF process and the membrane contactor were optimised in previous studies (TFM Ester Pérez Valiente ).

The output stream of the membrane contactor process (low ammonium concentration) will be used to obtain vivianite under the previously optimised operating conditions. With the results obtained, the efficiency of the precipitation process will be determined in terms of phosphorus concentration reduction, as well as precipitate quantity and quality.In addition, the optimal precipitation conditions by membrane assisted crystallisation will be replicated.