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Eliminación de nitrógeno en retornos

de deshidratación de lodos de EDAR.

Proceso BIOMOX®

Eliminación de nitrógeno en retornos de deshidratación de lodos de EDAR. Proceso BIOMOX®

• Presentación de la empresa WEHRLE

• El impacto de los retornos de deshidratación

• Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno

• Tratamiento de retornos de deshidratación

• Referencias del proceso BIOMOX

Índice


Grupo de empresas de origen alemán fundado en 1860

WEHRLE Umwelt GmbH: Actividad en la fabricación de equipos de ingeniería

medioambiental y el tratamiento de aguas residuales de alta carga.

Más de 30 años de experiencia en el tratamiento de aguas residuales Con presencia internacional: empresas filiales en España, Reino Unido y Brasil

y socios colaboradores en Tailandia, India, China, Rusia, Colombia, Turquía y Francia

Especialistas en el tratamiento biológico aerobio y anaerobio de aguas residuales complejas y procesos de separación con membranas

Más de 300 referencias a nivel mundial

Presentación de la empresa WEHRLE


Tratamiento mecánico – biológico de residuos

sólidos (MYT)

Tratamientos biológicos anaeróbicos

BIODIGAT® / N-BIO

Adsorción con Carbón activo

Sequencing-Batch-Reactor (SBR)

Separación con membranas (UF, NF, OI)

Tratamientos biológicos aerobios

MBR-BIOMEMBRAT® / BIOSTREAM®

Otras tecnologías de tratamiento WEHRLE



Co

nta

min

ació

n d

el ag

ua r

esid

ual

BIO conv. SBR

BIOMEMBRAT®

BIOSTREAM®

BIOSTREAM®/UF

Combinación de procesos

SB AF

AS

CA NF

OI

Calidad de vertido

BIOMOX®


Tecnologías de tratamiento WEHRLE

Pabellón 4 Stand 25A







Índice


55%

decantador primario

decantador secundario

proceso de lodos activos

digestión de lodos

deshidratación de lodos

decantador primario



digestión de lodos


100% 105%

55%

22%

28%

15%

43%

23%

20%

El impacto de los retornos de deshidratación

Estación depuradora de aguas residuales (EDAR) – Balance de nitrógeno

Retornos de deshidratación • < 1% caudal EDAR • 15 – 25% de carga de N • N-NH4: 500 – 1500 mg/L • DBO5: < 150 mg/L

• Impacto en línea de aguas • Menor calidad de vertido • Mayor consumo de O2

• Reducida relación C/N (¿adición C?) • Mayor producción de lodo

Agua residual


El impacto de los retornos de deshidratación

Estación depuradora de aguas residuales (EDAR) – Tratamiento de retornos

Agua residual

decantador primario



digestión de lodos


100% 105%

55%

22%

28%

15%

43%

23%

20%

Tratamiento de retornos

Mejoras de aprox. 25%

Reducción de aprox. 20 %

Tratamiento eficaz y de bajos costes

de operación

decantador primario



digestión de lodos


100% 87%

50%

15%

22%

15%

37%

18%

19%

Tratamiento de retornos

17%2%







Índice


Ciclo del nitrógeno en la naturaleza

NH4+ NO2

-

NO3-

N2 Atmósfera

Nitrificación

Desnitrificación Fijación del nitrógeno

250 M Ton/año • Biológica (leguminosas) • Abiótica: rayos, erupciones • Industrial: producción

fertilizantes

O2

Fuente de C

Procesos biológicos de eliminación de nitrógeno

N orgánico


Proceso convencional - Nitrificación – Desnitrificación (v 1.0)

1 mol NH4+

1 mol NO2-

1 mol NO3-

Nitratación

Nitritación

1,5 O2

0,5 O2

0,5 Fuente de C

0,5 mol N2

NITRIFICACIÓN DESNITRIFICACIÓN

Bacterias AOB

Bacterias NOB

Bacterias autótrofas Ambiente aeróbico

Bacterias heterótrofas Ambiente anóxico

NITRITACIÓN DESNITRITACIÓN

0,33 Fuente de C

1 mol NO2-

Nitritación – Desnitritación (v 2.0)



Proceso convencional - Nitrificación – Desnitrificación (v 1.0)



1 mol NH4+

1 mol NO2- Nitritación

1,5 O2

0,5 Fuente de C

0,5 mol N2

Bacterias AOB


1 mol NO2-

Nitritación – Desnitritación (v 2.0)


• Reducción del 25% del consumo energético • Reducción del 40% del consumo de C externo • Menor producción de fango exceso • Mayor control de proceso: “nitrite shunt”


Bacterias autótrofas Ambiente anóxico


1,5 O2

OXIDACIÓN ANAERÓBICA DE AMONIO

0,5 mol NO2-

0,86 O2

1 mol NO2-

NITRITACIÓN PARCIAL 50 – 60%

1 mol NH4+

Nitritación 0,5 Fuente de C

0,5 mol N2

Bacterias AOB



1 mol NO2-

0,44 mol N2

0,11 mol NO3-

Bacterias Anammox

Planctomycetes

0,5 mol NH4+

NH4+ + 1.32 NO2

- + 0.066 HCO3- + 0.13 H+

0.26 NO3- + 1.02 N2 + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2O

Proceso convencional - Nitrificación – Desnitrificación (v 1.0) Nitritación – Desnitritación (v 2.0)


Nitritación parcial – Anammox (v 3.0)

• Reducción del 60% del consumo energético • Reducción de aprox. 100% del consumo de C externo • Menor producción de fango exceso • Mayor control de proceso: “nitrite shunt”


nitrificación

/desnitrificación

Nitritación

/desnitritación

BIOMOX nitritación parcial

/anammox

Microbiología AOB,NOB

/desnitrificantes AOB

/desnitrificantes AOB

/anammox

Demanda de oxígeno [g O2/g N]

4.57 3.43 1.71

Ahorro en oxígeno - 24 % 60 %

Demanda de fuente de C [g DBO/g N]

3.7 2.3 0

Ahorro en fuente de C - 38 % 100 %

Producción de lodo exceso +++ ++ +

Eficacia de eliminación N > 95 % 90 % 85 %

Comparación de los procesos biológicos para la eliminación de nitrógeno



Ciclo del nitrógeno en la naturaleza

NH4+ NO2

-

NO3-

N2 Atmósfera

Nitrificación

Desnitrificación Fijación del nitrógeno

O2

Fuente de C


Anammox N orgánico







Índice


Fuente de C O2

SBR Nitrificación

Desnitrificación

Q

Sistemas convencionales (v1.0, años 80)

Procesos industriales para la eliminación biológica de nitrógeno

SHARON + DENI (v2.0, años 90)

Q Deni

Fuente de C O2

Deni Nitritación

Nitritación parcial + Anammox

(v3.0, años 2000)

SBR Nitritación Anammox

O2

Q

Lodo granular

MBBR Nitritación Anammox

O2

Q

Lodo sobre soportes plásticos

Tratamiento de retornos de deshidratación




(v3.0, años 2000)


O2

Q

Lodo granular


O2

Q





(v3.0, años 2000)


O2

Q

Lodo granular


O2

Q



(v3.1, años 2010)

IFAS Nitritación Anammox

O2

Q

Q

O2

Nitritación Anammox

BIOMOX® – SBR BIOMOX® – CFR




Balsa de retornos Reactor SBR Soplante

Alimentación a SBR Aire

• Proceso discontinuo o por cargas • Aireación intermitente en cada ciclo (fase aeróbica / fase anóxica) • 3 – 4 ciclos/día • Control de proceso

NH4+ + O2 NO2

-

NH4+ + NO2

- N2

Decantación

Descarga pH

O2

NH4+


Proceso BIOMOX® – SBR


anó

xica

aero

bia

Proceso BIOMOX® – SBR – Control de proceso

tiempo

pH

O2

tiempo

O2 NO2

- Máx. 0,4 – 0,5

Aprox. 0,02 – 0,03

Inicio de formación de NO3- Fase

lag

• Aireación intermitente: ciclos aerobio / anóxico

• Control de concentración de oxígeno: evitar formación de NO3-

• Variable de control: pH • Rendimiento > 80% en eliminación de N

ae

rob

ia

anó

xica



pH

O2

NH4+

• Proceso en dos etapas: nitritación + deamonificación

• Alimentación continua de retornos al proceso • Aireación intermitente en reactor de

nitritación: evitar la formación de NO3-

Balsa de retornos

Aire Reactor de nitritación

Descarga

Recirculación de lodos 1

Recirculación de lodos 2

Decantador de deamonificación

Reactor de deamonificación

pH

NH4+

NH4+ + NO2

- N2

Decantador de nitritación

50% NH4+

50% NO2-

NH4+ + O2 NO2

-

Proceso BIOMOX® – CFR



decantador Anammox

Reactor anóxico

Anammox

Reactor aerobio de nitritación

Decantador nitritación

Sala de control

Sala de máquinas


Proceso BIOMOX® – CFR – Plano de implantación



Proceso BIOMOX® – CFR – Operación estable

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Tem

per

atu

ra (º

C)

Elim

inac

ión

de

N (

%)

Co

nce

ntr

ació

n (m

g/L)

N-NH4 entrada mg/L N-NH4 salida mg/L DQO entrada mg/L DQO salida mg/L % Eliminación de N-NH4 Temperatura ºC


BIOMOX®- SBR

• Condiciones de operación y circuitos independientes para cada proceso: TSS, HRT, SRT, sedimentabilidad, etc.

• Operación más estable • Mayor rendimiento en eliminación de N y N-NH4

+ • Alimentación continua: menor volumen de

depósito tampón

• Menor consumo de aireación

• Instalación más sencilla • Menores costes de inversión

BIOMOX®- CFR


Proceso BIOMOX® – CFR – Comparación entre proceso SBR y proceso CFR







Índice


BIOMOX-SBR Rheda

Localización:

EDAR Rheda, Alemania

103.000 hab-eq.

Retornos lodos EDAR + industrial

Tipo: BIOMOX®-SBR Volumen: 970 m³ Capacidad: 312 m³/d 680 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 80 %

Referencias BIOMOX


Localización:

EDAR Fulda, Alemania

200.000 hab-eq.

Retornos lodos EDAR

Tipo: BIOMOX®-CFR Volumen: 2 x 300 m³ Capacidad: 600 m³/d 307 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 75 %

BIOMOX-CFR Fulda

Referencias BIOMOX


Localización: EDAR Landshut, Alemania

260.000 hab-eq.

Retornos lodos EDAR

Tipo: BIOMOX®-CFR Volumen: 2 x 320 m³

Capacidad: 240 m³/d 340 kg N / d Eliminación de nitrógeno: 75 %

BIOMOX- CFR Landshut

Referencias BIOMOX


Localización:

EDAR Postdam-Nord, Alemania

90.000 hab-eq.

Retornos lodos EDAR


BIOMOX- CFR Potsdam

Referencias BIOMOX


Localización:

EDAR Badajoz

385.000 hab-eq.

Retornos lodos EDAR


BIOMOX- CFR EDAR Badajoz (puesta en marcha en abril 2016)

Referencias BIOMOX


• Los procesos combinados de nitritación + oxidación anaeróbica de amonio (Anammox) muestran una elevada eficacia en la eliminación de nitrógeno en los retornos de deshidratación

• Reducidos costes de operación

• Proceso adaptable a las necesidades de cada EDAR

• Amplia implantación en Europa central y EE.UU.

• Solución eficaz a corto plazo para la eliminación de nutrientes

A modo de conclusión…

Muchas gracias por su atención

WEHRLE Medioambiente S.L.

www.wehrle.es

Energy Technology – Environmental Technology - Manufacturing

Presente en SMAGUA 2016:

Pabellón 4 Stand 25 A

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