Detalles del proyecto
- NOMBRE DE LA INVESTIGACIÓN DISEÑO Y OPERACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO PARA LA RETIRADA DE FÓSFORO DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS
- CATEGORÍA HITO 5
- AÑO DE LA INVESTIGACIÓN 2021
- LOCALIZACIÓN MÁLAGA
Vista general de la planta piloto para la retirada química de fosforo de las aguas residuales urbanas
5.1. Descripción de la instalación.
La instalación dispone de un sistema para la alimentación del agua residual, que consta de una bomba sumergible B1(Kona 750P M), de 750 W de potencia, con un caudal de operación de 20-215 L/min y una carga máxima de 8 m y una manguera corrugada flexible de 1 pulgada y el correspondiente sistema de regulación mediante las válvulas V1 y V2 (con derivación) y medida del caudal alimentado R1 (Tecfluid, 200- 2500 L/h) que es suministrado a un reactor de fibra de vidrio de 250 litros de capacidad (H = 90 cm, D = 65 cm) dotado de un motor de 1 CV de potencia (MEBSA, modelo TB100L1-8) que opera a un máximo de 650 rpm con regulación de velocidad (TECO L510s) que permite la agitación y mezcla del fluido mediante un agitador de tipo turbina de cuatro palas.
Diagrama de flujo de la planta piloto
Desde el reactor, el agua tratada con el reactivo es enviada al decantador mediante un segundo sistema de bombeo formado por una bomba B2 (ESPA, WIPER0 90m) con capacidad de bombeo de 100-320 L/min que también dispone un sistema de medida R2 (Tecfluid, 200- 2500 L/h) y regulación de caudal (válvulas V3 y V4).
El agua tratada en el reactor accede al decantador de 1200 L de capacidad (D = 1,75 m) por su eje a través de una tubería rígida vertical de 2” de diámetro perforada periféricamente de modo que el flujo en el mismo sea radial discurriendo desde el eje hasta el rebosadero por donde pasa al sistema de salida desde el equipo de decantación.
Panel de control
El agua que abandona el decantador por el rebosadero se recoge en un depósito rectangular de fibra de vidrio de 200L de capacidad, donde pueden ser tomadas muestras del agua tratada. Este depósito alimenta a la bomba de salida B3 (ESPA, WIPER0 90m) con capacidad de bombeo de 100-320 L/min, que es activada mediante un flotador que permite mantener el nivel en el mismo. Esa bomba envía el agua, una vez decantada al sistema de desagüe.
La planta piloto en su conjunto se suministra de energía mediante un solo acceso al panel de mandos desde donde se puede controlar la puesta en marcha y parada de todas las bombas del equipo, así como la puesta en marcha, parada y regulación del motor de agitación. Desde este panel se capta también la corriente para la bomba de suministro de reactivo, que es una bomba peristáltica multicanal B4 (Watson Marlow Sci-323) con regulación de velocidad.
Vista general de la planta piloto para la retirada química de fosforo de las aguas residuales urbanas
5.3. Eliminación de fósforo mediante precipitación con calcio.
El agua residual, procedente del espesador, con un contenido inicial de 29,1 y 50,8 mg de P-PO4/L y pH = 7,2-7,3, se alimenta a la instalación con un caudal de 1000 Litros por hora (tiempo de residencia en el reactor 6 minutos).
A ese caudal de agua residual entrante se le suma en el reactor un caudal de una disolución acuosa cloruro cálcico (12,5%), así como una disolución de hidróxido sódico, con objeto de ajustar el pH a 9,5. Así, la operación se ha llevado a cabo tanto sin control de pH (pH ≈7) como con pH controlado en el reactor (pH = 9,5).
Planta piloto en operación
Planta piloto (1 y 4 entrada a la planta piloto, 2, 3, 5 y 6 efluente de la planta Ca/P-PO4 =3,25 (verde) y rojo Ca/P-PO4 =6,50 (rojo).
Los resultados obtenidos reflejan que la precipitación con calcio no se produce a pH neutro (2) incluso cuando se dosifican importantes excesos de éste. Por el contrario, el incremento del pH hasta valores en torno a 9,0-9,5 da lugar a eliminaciones de P-PO4 del 97-98%.
A continuación, se muestra el análisis mediante cromatografía iónica de los iones mayoritarios presentes en las corrientes de entrada y de salida de la planta piloto cuando se opera a pH > 9,0.
Concentración de iones en la corriente de entrada y de salida en la planta piloto
5.4. Eliminación de fósforo mediante precipitación con magnesio y amonio.
El agua residual, procedente del espesador, con un contenido inicial de 25,6 mg de P-PO4/L, se alimenta a la instalación con un caudal de 1000 Litro por hora.
A ese caudal de agua residual entrante se le suma en el reactor un caudal de 2,46 L/h de una disolución acuosa de cloruro de magnesio y de cloruro de amonio equivalente a dosificar una relación añadida de Mg/P-PO4 = 4 y NH4/P-PO4 = 4 y otra disolución de hidróxido sódico 1M, con objeto de mantener el pH en torno a 9,5 y facilitar la precipitación de la estruvita.
Efluente de la planta piloto (1 muestra de entrada, 2 y 3 muestras de efluente)
Análisis mediante cromatografía iónica
De acuerdo con los resultados presentados se concluye que se retira del orden del 96% de los fosfatos entrantes. La eliminación del resto de los iones principales (Ca, Mg y NH4) permite estimar que aproximadamente un 90% del fosfato precipitado lo hace combinado con el calcio y solo en torno a un 10% lo hace con NH4 y Mg, como estruvita, quedando el resto (~ 4%) en disolución.
Se confirma a escala piloto que, incluso, con la adición de una dosis tan importante de magnesio y de amonio, la presencia de una concentración relevante de calcio en el agua residual determina que no se consiga una precipitación destacable de estruvita.
