Optimización del proceso de coagulación y floculación a partir de la corriente de retorno de una EDAR urbana

Abstract

La recirculación de amonio (NH4+) de los fangos generados en la digestión anaerobia de estaciones de depuración de aguas residuales urbanas (EDAR), conocidas como centrados, produce una reducción en la eficiencia de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). Su recuperación a partir de procesos de membranas o intercambio iónico requieren de un pretratamiento, que usualmente incluye el proceso de ultrafiltración (UF), para la eliminación de materia en suspensión y orgánica. Sin embargo, un proceso de coagulación/floculación (C/F) podría suponer una alternativa económica para este objetivo. En este estudio se caracterizó la corriente de retornos de la EDAR de Vilanova i la Geltrú (Barcelona) para posteriormente optimizar el proceso de C/F sobre dicha corriente. La optimización se realizó a partir de un análisis bibliográfico y experimental de los parámetros de operación; en función de la eficiencia de eliminación de los parámetros de turbidez, demanda química de oxígeno (DQO) y sólidos en suspensión totales (SST). Esta optimización resultó en el uso de 25 mg/L de cloruro férrico (FeCl3) en combinación con 25 mg/L de un floculante compuesto por sales de silicio, aluminio y hierro, junto a un proceso de mezcla rápida de 1 min a 200 rpm y mezcla lenta de 30 min a 30 rpm, seguido de una decantación final de 30 min. Los resultados numéricos y estadísticos de la optimización del proceso alcanzaron una eficiencia de eliminación de turbidez, DQO, y SST del 91,50,4%, 59,11,68% y 95,20,1%, respectivamente. Estas eficiencias suponen, de manera teórica, una compatibilidad con el proceso de coagulación mejorada (C/F + intercambio iónico con zeolitas) para una mayor tasa de recuperación de NH4+; así como, una reducción en el dimensionamiento del proceso de UF debido a su alto valor en la eliminación de SST.

Ammonium (NH4+) recirculation from the sidestream creates drawbacks in the operation of wastewater treatment plants (WWTP). This efficiency translates into a need for energy consumption associated with the aeration stage in the activated sludge reactor. Its recovery from membrane processes or ion exchange require a pretreatment, which usually includes the ultrafiltration (UF) process, for the removal of suspended and organic matter, where the coagulation/flocculation process (C/F) is an economical alternative for this purpose. This study characterized the sidestream of Vilanova i la Geltrú WWTP to subsequently optimize the C/F process on that stream. The optimization was performed from a bibliographic and experimental analysis of the operating parameters: based on the removal efficiency of the turbidity, chemical oxygen demand (COD) and total suspend solids (TSS). This optimization resulted in the use of 25 mg/L of ferric chloride (FeCl3) combined with 25 mg/L of a flocculant composed by silicon, aluminum and iron salts, into a 1 min rapid mixing process at 200 rpm and slow mixing for 30 min at 30 rpm, followed by a final 30 min settling process. The numerical and statistical results of the process optimization reached a 91,53%, 59,09% and 95,24% removal efficiency for turbidity, COD, and TSS, respectively. These efficiencies theoretically support the improved coagulation process (C/F + ion exchange) for a higher NH4+ recovery rate; as well as a reduction in the dimensioning of the UF process due to its high TSS removal value.