Estudi a escala pilot del tractament de retorns de digestió anaeròbica mitjançant tecnologia de nitritació parcial-anammox

El nitrogen present a les aigües residuals generalment es presenta en forma d’amoni (NH4 + ), que pot provocar processos d’eutrofització del medi aquàtic i la mort d’essers vius. Per reduir la seva concentració es realitzen diversos processos biològics com el procés de nitrificació autotròfica en condicions aeròbies i la desnitrificació heterotròfica en condicions anòxies. Al tractar-se d’un procés imprescindible en el tractament d’aigües residuals, s’estan estudiant alternatives més econòmiques i amb més estalvi energètic. L’objectiu principal d’aquest projecte és l’estudi a escala pilot del tractament de retorns de digestió anaeròbica d’una planta depuradora mitjançant la tecnologia de nitritació parcial-Anammox. L’efluent obtingut a partir de la deshidratació dels fangs, s’envia directament a entrada de planta i té un elevat contingut de nitrogen. El procés Anammox s’utilitza per eliminar el nitrogen amoniacal de les aigües residuals i s’ha començat a implementar a diferents EDARs especialment a Europa. Té certes avantatges respecte els tractaments convencionals perquè requereixen un menor nivell d’aireació, produeix menys quantitat de fangs i per tant redueix significativament el cost d’operació. A més a més, es produeix un estalvi del 40% d’oxigen dissolt i del 100% de matèria orgànica en el procés. Per tal d’estudiar el comportament de les bactèries Anammox i de tot el procés de posada en marxa, s’ha dissenyat una planta pilot formada per un reactor SHARON on tindrà lloc la nitritació parcial, i un reactor seqüencial per càrregues (SBR de les seves sigles en anglès) on actuaran les bactèries Annamox. En aquest cas, s’ha estudiat els dos processos per separat degut a diferents factors ja que aquestes bactèries es caracteritzen per tenir una taxa de creixement molt baix amb un temps de divisió de gairebé dos setmanes. Els resultats obtinguts han estat satisfactoris perquè s’ha obtingut una eliminació del 70% de nitrogen aproximadament en el procés Anammox tenint en compte les espècies de nitrogen en forma d’amoni (NH4 + ), nitrat (NO3 - ) i nitrit (NO2 - ). Un altre factor indicador d’haver obtingut uns resultats coherents és el rati d’eliminació de nitrogen / eliminació de nitrit i el rati de producció de nitrat / eliminació d’amoni. Aquets ratis es poden comparar amb l’estequiometria de la reacció del procés Anammox i els resultats han estat propers al valor teòric. Tot i així, hi ha hagut certs problemes en el procés tals com el control de l’oxigen dissolt a la nitritació parcial i la temperatura que han fet necessari l’aplicació de millores en el procés ja que s’ha obtingut un valor de conversió d’amoni del 20%. Aquest projecte s’ha desenvolupat a través d’un programa de col·laboració de pràctiques universitatempresa a la empresa CADAGUA, que s’ha desenvolupat a l’Estació Depuradora d’Aigües Residuals (EDAR) de Montornès del Vallès, concretament en el projecte Cadammox.El nitrógeno presente en las aguas residuales generalmente se presenta en forma de amonio (NH4 + ), que puede provocar procesos de eutrofización del medio acuático y la muerte de seres vivos. Para reducir su concentración se realizan varios procesos biológicos como el proceso de nitrificación autotrófica en condiciones aerobias y la desnitrificación heterotrófica en condiciones anoxias. Al tratarse de un proceso imprescindible en el tratamiento de aguas residuales, se están estudiando alternativas más económicas y con mayor ahorro energético. El objetivo principal de este proyecto es el estudio a escala piloto del tratamiento de retornos de digestión anaeróbica de una planta depuradora mediante la tecnología de nitritación parcialAnammox. El efluente obtenido a partir de la deshidratación de los fangos se envía directamente a entrada de planta y tiene un elevado contenido de nitrógeno. El proceso Anammox se utiliza para eliminar el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales y ha empezado a implementarse en diferentes EDARs especialmente en Europa. Tiene ciertas ventajas respecto a los tratamientos convencionales porque requieren un menor nivel de aireación, produce menos cantidad de fangos y por tanto reduce significativamente el coste de operación. Además, se produce un ahorro del 40% de oxígeno disuelto y del 100% de materia orgánica en el proceso. Con el fin de estudiar el comportamiento de las bacterias Anammox y de todo el proceso de puesta en marcha, se ha diseñado una planta piloto formada por un reactor SHARON donde tendrá lugar la nitritación parcial, y un reactor secuencial por cargas (SBR de las sus siglas en inglés) donde actuarán las bacterias Annamox. En este caso, se han estudiado los dos procesos por separado debido a diferentes factores ya que estas bacterias se caracterizan por tener una tasa de crecimiento muy bajo con un tiempo de división de casi dos semanas. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios porque se ha obtenido una eliminación del 70% de nitrógeno aproximadamente en el proceso Anammox teniendo en cuenta las especies de nitrógeno en forma de amonio (NH4 + ), nitrato (NO3 - ) y nitrito (NO2 - ). Otro factor indicador de haber obtenido unos resultados coherentes es el ratio de eliminación de nitrógeno/eliminación de nitrito y el ratio de producción de nitrato/eliminación de amonio. Estos ratios se pueden comparar con la estequiometría de la reacción del proceso Anammox y los resultados han estado cercanos al valor teórico. Sin embargo, ha habido ciertos problemas en el proceso tales como el control del oxígeno disuelto a la nitritación parcial y la temperatura que han hecho necesario la aplicación de mejoras en el proceso ya que en ésta parte la conversión de amonio ha sido más baja.Este proyecto se ha desarrollado a través de un programa de colaboración de prácticas universidad-empresa en la empresa CADAGUA, que se ha desarrollado en la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Montornès del Vallès, concretamente en el proyecto Cadammox.The nitrogen present in wastewater is generally in the form of ammonium (NH4 + ), which can cause eutrophication processes in the aquatic environment and the death of living beings. In order to reduce its concentration, several biological processes are carried out, such as the autotrophic nitrification process under aerobic conditions and heterotrophic denitrification under anoxic conditions. As this is an essential process in wastewater treatment, more economical and energy-saving alternatives are being studied. The main objective of this project is the pilot-scale study of the treatment of anaerobic digestion returns from a wastewater treatment plant using partial nitrification-Anammox technology. The effluent obtained from sludge dewatering is sent directly to the plant inlet and has a high nitrogen content. The Anammox process is used to remove ammonia nitrogen from wastewater and has started to be implemented in different WWTPs, especially in Europe. It has certain advantages over conventional treatments because it requires a lower level of aeration, produces less sludge and therefore significantly reduces the cost of operation. In addition, it saves 40% of dissolved oxygen and 100% of organic matter in the process. In order to study the behaviour of the Anammox bacteria and the entire start-up process, a pilot plant has been designed consisting of a SHARON reactor where the partial nitritation will take place, and a sequential batch reactor (SBR) where the Annamox bacteria will act. In this case, the two processes have been studied separately due to different factors, as these bacteria are characterised by a very low growth rate with a division time of almost two weeks. The results obtained were satisfactory because a removal of approximately 70% of nitrogen was obtained in the Anammox process, taking into account the nitrogen species in the form of ammonium (NH4 + ), nitrate (NO3 - ) and nitrite (NO2 - ). Another indicator for consistent results is the nitrogen removal/nitrite removal ratio and the nitrate production/ammonium removal ratio. These ratios can be compared with the stoichiometry of the Anammox process reaction and the results have been close to the theoretical value. However, there have been certain problems in the process such as the control of dissolved oxygen at partial nitritation and temperature that have made it necessary to apply improvements in the process as the ammonium conversion has been lower in this part of the process. This project has been developed through a university-company internship collaboration programme in the company CADAGUA, which has been developed in the Montornès del Vallès Wastewater Treatment Plant (WWTP) and in the project called Cadammox.Objectius de Desenvolupament Sostenible::6 - Aigua Neta i SanejamentObjectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminan