Estudio de la recuperación de fósforo en la EDAR de Arazuri-Pamplona

Abstract

[ES] El uso del agua como recurso merma su calidad, por lo que debe ser depurada antes de ser devuelto al ecosistema. Los estándares de calidad mínimos exigidos para el agua antes de ser vertida los marca la legislación. Los sistemas de depuración deben alcanzar ciertos valores mínimos en los parámetros de calidad, con especial atención en los nutrientes. Los sistemas utilizados además de ser eficaces, deben ser eficientes, consumiendo los menores recursos posibles para obtener los resultados requeridos. La depuración de aguas residuales mediante tratamientos biológicos requiere conocimientos técnicos para su correcto manejo. Los sistemas biológicos de eliminación biológica de fósforo permiten desplazar el fósforo desde la línea de aguas a la línea de fangos. El control de los sistemas biológicos y el diseño de alternativas se pueden realizar utilizando simuladores informáticos. Estos simuladores son herramientas informáticas que implementan modelos matemáticos que representan los procesos sin necesidad de realizar ensayos reales. El uso de simuladores ofrece grandes ventajas. Muchas EDAR utilizan la digestión anaerobia para la estabilización de fangos, con la particularidad que en este sistema se dan las condiciones para la precipitación incontrolada de estruvita que genera grandes problemas. Se da la circunstancia de que el fósforo es un recurso limitado en el planeta, donde la Unión Europea ocupa una posición de absoluta dependencia. La distribución de las reservas, la inestabilidad política, social y la calidad de las materias primas representan amenazas importantes para la seguridad de suministro de este recurso. La Unión Europea ha desarrollado varias líneas de actuación para mitigar esta situación de dependencia, entre las que se encuentra la recuperación y reutilización de fósforo. Una de las vías de recuperación de fósforo es la extracción a partir de efluentes de EDAR y posterior cristalización como hidroxiapatita o estruvita. El objetivo de este trabajo es comprobar la capacidad de eliminación de fósforo en la EDAR de Arazuri, para posteriormente diseñar y valorar configuraciones que permitan la extracción de fósforo previa a la digestión anaerobia de fangos. Para ellos se utiliza como herramienta el simulador DESASS, con el que se han construido modelos informáticos de la EDAR y configuraciones alternativas que permitan alcanzar tal objetivo. Para finalizar, se han valorado los resultados de cada una de las alternativas, incluso con una pequeña valoración económica de una de ellas. Los resultados obtenidos en este trabajo serán utilizados para el diseño de una planta piloto que permita validar las previsiones de resultados de la alternativa elegida, con el objetivo a futuro de construir en la EDAR una solución definitiva para la recuperación de fósforo mediante cristalización de estruvita.

[CA] L'ús de l'aigua com a recurs minva la seva qualitat, pel que deuria ser depurat abans de ser tornat al ecosistema. Els estandards de qualitat mínims exigits per a l'aigua abans de ser abocada les marca la lesgislació. Els sistemes de depuració deurien aconseguir certs valors mínims en els paràmetros de qualitat, amb especial atenció en els nutrients. Els sistemes utlitzats a més de ser eficaços, deurien ser eficients, consumint els menors recursos posibles per a obtindre els resultats requerits. La depuració d'aigues residuals per mitjà de tractaments biològics d'eliminació biològica de fòsfor permeten desplaçar el fòsfor des de la llínea d'aigues a la llínea de fangs. El control dels sistemes biològics i el diseny d'alternatives es poden realitzar utilitzant simuladors informàtics. Aquestos simuladors són ferramentes informàtiques que implenten models matemàtics que representen els processos sense necesitat de realitzar assajos reals. L'ús de simuladors ofereix grans avantages. Moltes EDAR utilitzen la digestió anaerobia per la estabilització de fangs, con la particularitat que en aquest sistema es donen les condicions per a la precipitació incontrolada d¿estruvita que genera grans problemes. Es dona la situació que el fòsfor és un recurs limitat en el planeta, a on la Unió Europea ocupa una posició d'absoluta dependència. La distribució de les reserves, la inestabilitat política, social i la qualitat de les matèries primes representen amenaces importants per a la seguretat de suministre d'aquest recurs. La Unió Europea ha desarrotllat varíes llínies d'actuació per a mitigar aquesta situació de dependència, entre les que s'encontren la recuperació de fòsfor. Una de les vies de recuperació de fòsfor és la extracció a partir d'afluents de EDAR i posterior cristalització com hidroxiapatia o estruvita. L'objectiu d'aquest treball es comprovar la capacitat d'eliminació de fòsfor en la EDAR de Arazuri, per a posteriorment disenyar i valorar configuracions que permeten la extracció de fòsfor previ a la digestió anaerobia de fangs. Per a ells s'utilitza com a ferramenta el simulador DESASS, con el que s'han contruït models informàtics de la EDAR i configuracions alternatives que permeten aconseguir tal objectiu. Per a finalitzar, s'han valorat els resultats de cadascuna de les alternatives, inclòs amb una xicoteta valoració econòmica d'una d'elles. Els resultats obtinguts en aquest treball seran utlitzats per a el diseny d'una planta pilot que permita validar les previsions de resultats de l'alternativa elegida, amb l'objectiu en un futur de construir en la EDAR una solució definitiva per a la recuperació de fòsfor per mitjà de cristalització d'estruvita.

[EN] The use of water as a resource reduces its quality. That is the reason for treat the water before returning to the ecosystem. The minimum quality standards are required by legislation. Treating systems should achieve those standards, especially regarding nutrients. Besides being effective, treatment techniques should be efficient, consuming minimal resources achieving its objectives. Wastewater treatment using biological treatments needs being expertise for its proper management. The biological phosphorus removal system permits to move the phosphorus from the water stream to the sludge. The control of biological systems and the design of alternatives can be performed by using simulators. Simulators are a informatics tools that includes mathematical models. Mathematical models represent processes without performing real assays. Using simulators has great advantages. Many WWTP use anaerobic digestion for sludge stabilization, where conditions for uncontrolled precipitation of struvite occur, it causes great problems. The phosphorus is a limited resource in the world. The European Union has a position of absolute dependence. Distribution of deposits across the world, political and social instability and raw material quality, are major threats for the security of resource supply. The European Union has developed several lines of action to mitigate its dependence, including the recovery and reuse of phosphorus. One of those recovering pathway is the sewage phosphorus removal and subsequent crystallization as hydroxyapatite or struvite. The aim of this study is to prove the Arazuri WWTP's capacity on phosphorus removal. Then, some alternatives are designed and evaluated for phosphorus extraction after sludge anaerobic digestion. Achieving this goal, DESASS simulator is used as a tool. The simulator is used for building both a computer model of the WWTP and alternative configurations. Finally, the results of each of the alternatives are evaluated, even with a economic value for one of them. The results obtained in this work will be used for the design of a pilot plant. This pilot plant will validate predicted results for the chosen alternative. The future goal is to build a permanent solution for recovering phosphorus by crystallization of struvite in the WWTP.