ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN...
25
Departamento de Ingeniería Química - UV Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente – IIAMA-UPV ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA EDAR DE TARRAGONA EDAR DE TARRAGONA Ramón Barat*, Aurora Seco**, J. Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga*** *Instituto de Igeniería del Agua y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia **Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Valencia. ***Departamento de depuración. Empresa municipal mixta de aguas de Tarragona (EMATSA).
Transcript of ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN...
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA
EDAR DE TARRAGONAEDAR DE TARRAGONA
Ramón Barat*, Aurora Seco**, J. Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga***
*Instituto de Igeniería del Agua y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia**Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Valencia. ***Departamento de depuración. Empresa municipal mixta de aguas de Tarragona (EMATSA).
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VPrecipitación inducida Precipitación inducida biológicamentebiológicamente
DIGESTIÓN
ESPESADODESHIDRATACIÓN
FANGO DIGERIDO
FANGO DESHIDRATADO
FANGO ESPESADO
FANGO EBPR
EFLUENTEPRIMARIO
DECANTADOR2º
AEROBIOANAEROBIO
EFLUENTESECUNDARIO
PT in= 5 – 15 mg/l PT ef < 1 mg/l
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VPrecipitación inducida Precipitación inducida biológicamentebiológicamente
PP-Mg-K Norg Lisis celular
EstruvitaFosfato cálcico
Carbonato cálcico
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
CO2 CO2
CO2
CO2
CO2
Psol
Mg2+
NH4+
K+
CO2
Ca2+
Precipitación
PAO
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VEstudio de la precipitación en Estudio de la precipitación en la la EDAREDAR de Tarragonade Tarragona
Alcance de los trabajos:
Realización de una campaña analítica exhaustiva en la línea de fangos y diagnóstico previo.
Calibración del modelo BNRM1 (Seco et al., 2004) en la línea de fangos con el software DESASS.
Propuesta de soluciones a los problemas de precipitación y simulación de dichas soluciones con el software DESASS.
Desarrollo de un sistema de control para la solución propuesta.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VCampaña analíticaCampaña analítica
Espesadorfango
primario
Depósito tampónCentrifuga
Anóxico Aerobio
Decantador PrimarioDecantador Secundario
Digestor anaerobio
Fango secundarioFango primario
Flotador
Fango deshidratado
Influente Efluente
• 5 muestreos puntuales durante 5 días consecutivos• Estado estacionario• Muestreo corriente 6: 1 TRC posterior al resto de
muestreos
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VResultados espesado de fango Resultados espesado de fango primarioprimario
Cámara de mezcla
Espesador primario
Flotador de fango biológico
Digestor anaerobio
Ksol=51.5 mg/lMgsol=65 mg/lPO4
3-=19.1 mgP/lpH=7.2DQOsol=348 mgO2/l
Ksol=41.2 mg/lMgsol=55.2 mg/lPO4
3-=15.5 mgP/lpH=7.2DQOsol=326 mgO2/l
Ksol=107.8 mg/lMgsol=122.8 mg/lPO4
3-=114.5 mgP/lpH=6.2DQOsol=3906 mgO2/l
• Hidrólisis de M.O. en el fondo del espesador.• Contenido en K y Mg de la materia orgánica
particulada.• Fermentación en el fondo del espesador.• Ausencia de precipitaciones por el bajo pH.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VResultados flotado de fango Resultados flotado de fango secundariosecundario
• Suelta de P, Mg y K en el fango flotado por hidrólisis y por suelta de polifosfatos (Mg0.36K0.28PO3)n
• Psusp/Pt fango flotado: 727.7/ 907.0 mgP/l → Poly-P
Cámara de mezcla
Espesador primario
Flotador de fango biológico
Digestor anaerobio
Ksol=51.2 mg/lMgsol=57.2 mg/lPO4
3-=34.7 mgP/lpH=7.1DQOsol=77 mgO2/l
Ksol=52.2 mg/lMgsol=58.2 mg/lPO4
3-=30.6 mgP/lpH=7.0DQOsol=56 mgO2/l
Ksol=154.8 mg/lMgsol=111.8 mg/lPO4
3-=174.1 mgP/lpH=6.8DQOsol=138 mgO2/l
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VResultado digestión anaerobia (I)Resultado digestión anaerobia (I)
Parámetro Unidades Entrada* Salida d.s.
pH 6.4 7.6 ±0.1
SS mg/l 48754 30725 ±1767
SSV mg/l 35780 14075 ±3456
DQO tot. mg O2/l 74994 28300 ±1803
DQO sol. mg O2/l 2254 256 ±66
PO43- mgP-PO4/l 140.6 3.1 ±0.8
NH4+ mg N-NH4/l 642.2 1293.8 ±115.2
Ca tot mg Ca/l 2875.6 2574.0 ±199.3
Ca sol. mg Ca/l 214.5 161.2 ±9.7
K tot mg K/l 386.4 268.0 ±8.4
K sol. mg K/l 128.4 187.0 ±1.9
Mg tot mg Mg/l 402.1 310.0 ±17.3
Mg sol. mg Mg/l 118.0 77.2 ±5.8
P tot mg P/l 737.6 509.4 ±93.7
P sol. mg P/l 150.9 4.7 ±0.7
• Lisis polifosfatos.• Hidrólisis de M.O.• Precipitación
Digestor anaerobio
Ksol=128.4 mg/lMgsol=118.0 mg/lCasol=214.5 mg/lPO4
3-=140.6 mgP/lpH=6.4
Ksol=187.0 mg/lMgsol=77.2 mg/lCasol=161.2 mg/lPO4
3-=3.1 mgP/lpH=7.6
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
Calculo precipitación en el digestor por balances:
PlibPAO 3.1PlibORG 95.1
128.399.543.171.811.724.942.84.2
53.0
Pprec
% Pprec
Mgprec
% Mgprec
Caprec
% Caprec
% PPrec Estruvita
% PPrec HAP
% PFe-Adsorbido
kg P/dkg P/dkg P/d---kg Mg/d---kg Ca/d------------
Resultado digestión anaerobia (Resultado digestión anaerobia (IIII))
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VCalibración línea de fangos de Calibración línea de fangos de la la EDAREDAR de Tarragonade Tarragona
Modelo utilizado: BNRM1 (Biological NutrientRemoval Model Nº 1) (Seco et al., 2004).
Modelo ASM2d (Henze et al., 1999).Modelo de sedimentación (Ribes et al., 2002).Modelo de fermentación–digestión (Serralta et al., 2004).Modelo de cálculo de pH (Serralta et al., 2004).Modelo de los procesos de precipitación inducidos biológicamente (Barat et al., 2004).
Software empleado: DESASS (Grupo CALAGUA)
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Configuración actual:
Configuración propuesta:
Cámara de mezcla
Espesador primarioFlotador de fango
biológicoEfluenteFango biológico
Fango a digestión anaerobia
FeCl3
Cámara de mezcla
Espesador primario Flotador de fango biológico
EfluenteFango primario Fango biológicoEfluente
Fango a digestión anaerobia
FeCl3
EfluenteFango primario
↑P
↓P
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Resultados simulación con DESASS:
0
10
20
30
40
50
60
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Q elutriación (m3/d)
Red
ucci
ón c
arga
a d
iges
tión
(%)
0
200
400
600
800
1000
1200
SS (m
g/l)
sobr
enad
ante
PO4 Mg NH4 SS sobrenadante
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Resultados simulación con DESASS:Reducción en la carga sobre la corriente de fango a digerir originalmente del:
• 54% en fosfatos • 23% en fósforo total• 30% en magnesio• 14,4% en magnesio total• 46% en amonio• 14% en nitrógeno total
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Sistema de control propuesto:
Cámara de mezcla
Flotador de fango biológico
EfluenteFango biológico
FeCl3Q
Q
Q
Q
Algoritmo de control
Fango a digestión anaerobia
EfluenteQ
1
43
2
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Otras acciones propuestas (I):
Disminución de la superficie de contacto fango digerido/atmósfera. Minimizar pérdidas de CO2: elevan el pH y favorecen la precipitación.
Sustituir conducciones metálicas de trasiego de fango digerido por otro material no metálico y de menor rugosidad (PVC o polietileno). Conducciones metálicas → mayor tendencia a acumular precipitados sobre su superficie.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VConfiguración propuesta para Configuración propuesta para la línea de fangosla línea de fangos
Otras acciones propuestas (II):
Para evitar que se produzca la precipitación de estruvita sobre la superficie de las centrífugas, se propone prever un sistema de aireación en el depósito tampón con objeto de forzar la precipitación de la estruvita antes de introducir el fango en las centrífugas.
Separar la estruvita precipitada del resto de fango mediante un hidrociclón. Desde el depósito tampón se bombeará de forma continua el fango al hidrociclón, en el cual se obtendrá el precipitado y el fango libre de precipitado será recirculado al depósito tampón.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VCONCLUSIONES (I)CONCLUSIONES (I)
Los estudios realizados muestran 99.5% del fósforo disponible precipita en el interior del digestor, de los cuales el 42.8% lo hace en forma de estruvita, un 4.2% en forma de hidroxiapatita y el 53.0% restante en forma de precipitado de hierro y adsorbido.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VCONCLUSIONES (CONCLUSIONES (IIII))
La solución propuesta consiste en elutriar en el espesador la mezcla de fango biológico flotado con el fango primario espesado.Reducción en la carga sobre la corriente de fango a digerir originalmente:
54% en fosfatos23% en fósforo total30% en magnesio14,4% en magnesio total46% en amonio14% en nitrógeno total.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
VCONCLUSIONES (CONCLUSIONES (IIIIII))
Se propone un sistema de control basado en el control de la altura del manto de fangos en el espesadorOtras actuaciones:
Minimizar la superficie de contacto del fango con la atmósfera.Sustitución de las conducciones metálicas de fango.Inducir la precipitación de la estruvita en el depósito tampón y separarla mediante un hidrociclón.
Dep
arta
men
to d
e In
geni
ería
Quí
mic
a -
UV
Inst
ituto
de
Inge
nier
ía d
el A
gua
y M
edio
Am
bien
te –
IIA
MA
-UP
V
ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA PRECIPITACIÓN INCONTROLADA EN LA
EDAREDAR DE TARRAGONADE TARRAGONA
Ramón Barat*, Aurora Seco**, J. Ferrer*, Montse Abella***, Pau Castella***, Joan Roig***, Ivan Fraga***
*Instituto de Igeniería del Agua y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia**Dpto. Ingeniería Química, Universidad de Valencia. ***Departamento de depuración. Empresa municipal mixta de aguas de Tarragona (EMATSA).
