Procedimiento y dispositivo para la recuperación de fosfato de magnesio y amonio en la deshidratación de lodos de clarificación.

Dispositivo compuesto de un cilindro y una tolva, caracterizado porque en el cilindro (1) existen una zona 1 (12) y unazona 2 (13) de una zona de aireación bipartida,

separadas mediante una pared (11), y en la parte inferior de la tolva (2)está dispuesto un tanque de descarga (3) conectado por medio de la compuerta (5) con la tolva (2) y por medio de otracompuerta con el sin fin (4), estando dispuestos en el paso del cilindro (1) y de la tolva (2) elementos de aireación (6)con conductos principales de aire de alimentación (14) que son alimentados por medio de compresores de aire (15),estando la tolva (2) conformada bipartida, teniendo la parte superior de la tolva (2) una inclinación de 30° y la punta detolva una inclinación de 60°, habiendo un pozo de circulación (9) por encima de los elementos de aireación (6) y pordebajo del nivel de lodo, entre el cilindro (1) y el pozo de circulación (9) se encuentra dispuesto un pozo de toma (8)bipartido, una mitad del pozo de toma (8) está abierta hacia el fondo del tanque desde el nivel de la traviesa (19) y unasegunda mitad está cerrada hacia la tolva (2).

Procedimiento y dispositivo para la recuperación de fosfato de magnesio y amonio en la deshidratación de lodos de clarificación

La invención se refiere a un procedimiento para la recuperación de fosfato de magnesio y amonio (MAP) que encuentra aplicación en el tratamiento de lodo de clarificación y un dispositivo para la realización del procedimiento.

El fósforo es un elemento importante y vital para los organismos. Es conocido que el lodo digerido comunal proveniente de plantas de clarificación con eliminación biológica de fósforo constituye una oferta abundante de fósforo presente. Una recuperación posible del fósforo en una forma reutilizable es la cristalización y precipitación como MAP del lodo digerido.

Para ello, de acuerdo con el documento DE 101 12 934 B4, se conoce un procedimiento en el cual el lodo digerido es aireado para aumentar el valor pH mediante el stripping de CO2 y, con la adición simultánea de cloruro de magnesio, precipitar el MAP. Para este procedimiento se conocen reactores por precipitación que presentan una forma específica de la torre de burbujeo en las tres fases como agua fangosa, MAP y aire (Stratful, 1999: Biological phosphorus removal, its role in phosphorus recycling, Environmental Technology, volumen. 20, páginas 681 -695; Air Prex MAP-Verfahren: http://pcsconsult.de/html/airprex3.html) . Las desventajas de ello consisten en que mediante la aireación se generan costes energéticos enormes. Otro procedimiento es el proceso PHOSNIX (PHOSNIX-process: Technology for recover y of phosphorus resources from wastewater, Unitika, Ltd., JP-0098E) , que también se basa en el principio de la torre de burbujeo. Para aumentar el valor pH se adiciona lejía. La aireación se produce manteniendo los cristales MAP en suspensión mediante la corriente de aire. En este caso, el uso de grandes cantidades de lejía es desventajoso.

La adición de hidróxido de magnesio en una planta monocámara en forma de una torre de burbujeo se opera en la planta de clarificación de Brisbane (Inglaterra) (v. Münch, A. Benesovsky-Scott, J. Josey y K. Barr: Making a business from struvite cr y stallization for wastewater treatment, Brisbane Water 240 Donaldson Road, Rocklea, QLD 4106, Australia) , pero tiene, sin embargo, las desventajas de que mediante el uso de hidróxido de magnesio se produce un retardo temporal tardío y una precipitación incompleta de los fosfatos. Además, el hidróxido de magnesio es una suspensión y durante el transporte y el almacenamiento debe ser revuelta constantemente.

En el reactor desarrollado en la instalación de prueba para MAP de la planta de clarificación de Hiagan en Kitakyushu se mezcla y distribuye agua de mar y MAP de tal manera que las partículas de MAP aumentan de tamaño mediante una cristalización. A continuación, del líquido mezclado se sedimentan las partículas de MAP y el agua tratada es retornada a la corriente principal (K. Kumashiro, H. Ishiwatari, Y. Nawamura: A Pilot Plant Study on using Seawater as Magnesium Source for Struvite Precipitation, 1. Water Quality Control Section, Construction Bureau, 96-3 Nishiminato-Mati, Kokurakita-Ku, Kitakyushu, 803-0801, Japón) . En este caso, una elevada carga de cloruro de sodio del agua de proceso es negativa.

Además, se conocen reactores de lecho fluidizado en los que la mayoría de las veces fluye agua filtrada o centrifugada proveniente del drenaje de lodo a través de una capa de arena de sílice. En la planta conocida (Battistoni P., R. Boccadoro, P. Pavan, F. Cecchi: 2001, Struvite cr y stallisation in sludge dewatering supernatant using air stripping: the new-full scale plant at Treviso, Italy, sewage works, 2nd international conference on recover y of phosphate from sewage and animal wastes, Noordwijkerhout, Holland) de Treviso, el agua filtrada es conducida mediante el stripper de aire al reactor de lecho fluidizado a través de la prensa de filtro de banda después del drenaje de agua del lodo digerido. Este está lleno de arena de sílice, que favorece una formación heterogénea de núcleos para la cristalización del MAP. La desventaja de este proceso con configuración técnica es el proceso de cristalización tardío, es decir que los fosfatos son transportados a través de toda la planta de tratamiento de lodos y precipitan de manera no deseada en paredes de tuberías, bombas y centrífugas, antes de que se produzca la precipitación deseada del filtrado o centrifugado.

Otro perfeccionamiento de un procedimiento de recuperación de fósforo mediante un reactor de lecho fluidizado ha sido operado en Tokio (K. Shimamura, T. Tanaka, Y. Miura y H. Ishikawa: 2003, Water Science and Technology Vol 48, N° 1, páginas 163 - 170, Development of a high-efficiency phosphorus recover y method using a fluidized-bed cr y stallized phosphorus removal system Ebara Corporation, Japón) .

La planta de precipitación correspondiente se compone de un tanque principal y un tanque secundario. El tanque secundario se usa para la formación de núcleos de cristalización, mientras que en el tanque principal se precipita el MAP. Debido al tanque adicional para la formación de núcleos, el coste en términos de equipamiento es muy grande. El

documento EP 1 120 380 A se refiere a un reactor para el ablandamiento y/o tratamiento de agua. En este caso, el agua residual tratada es retornada nuevamente al proceso productivo. En el documento JP 2004 305 991 A se describe un dispositivo de desfosforización granuladora para la eliminación y el tratamiento de lodo de clarificación de fósforo.

El objetivo de la invención es crear un proceso rentable y económico para la recuperación de MAP de fósforo disuelto en el tratamiento de lodo de clarificación y un dispositivo para la realización del procedimiento. El objetivo es conseguido mediante el dispositivo según la reivindicación 1 y el proceso según la reivindicación 2.

Según la invención, el objetivo es conseguido porque el lodo, como es sabido, es alimentado del tanque digestor por medio de tubos de lodo a un reactor compuesto de un cilindro y una tolva. En este caso, el lodo digerido es mezclado con aire y con el lodo circulante adicionando cloruro de magnesio. Después de la desgasificación del lodo digerido, el mismo es conducido a través de un espacio intermedio y en el sistema de circuito forzado hacia abajo entre elementos de aireador y mezclado con aire. En igual cantidad, el lodo es transportado por debajo de una pared divisoria existente a una zona 1 de una zona de aireación bipartida y mezclado por debajo de las traviesas dispuestas con un lodo circulante en una zona 2. A continuación, el lodo es llevado en igual cantidad por encima de un borde de rebose a un pozo de toma dividido. En el cilindro del reactor están dispuestas la zona 1 y la zona 2 de una zona de aireación bipartida. Entre estas dos zonas se encuentra una pared que comienza como mínimo 1 m por encima del nivel de lodo y termina como mínimo 1 m por debajo de los elementos de aireador. En la zona 1 se produce la adición de lodo digerido y en la zona 2 la toma de lodo digerido. En la zona 1 de la zona de aireación bipartida, la mayor parte del CO2 es separada y en la zona 2 el lodo ya parcialmente desgasificado es cargado otra vez de aire, de manera que exista nuevamente una presión parcial. Para garantizar una circulación suficiente, la incorporación de aire en Nm3/h tiene el triple de valor que el volumen en m3 del tanque.

Debido a la corriente turbulenta que se produce en el ascenso de las burbujas de gas, la inyección a presión de aire asegura un buen mezclado y desgasificación del lodo digerido. Una circulación del reactor se produce, exclusivamente, iniciado por la incorporación de aire. Por encima de un pozo de circulación, el lodo es desgasificado en la superficie del lodo y desviado horizontalmente en sentido a la pared del tanque. En el desvío del lodo por debajo de la zona de aireación, las partículas pesadas de MAP son conducidas a una zona de aireación y, a continuación, a una punta de tolva. En el paso del cilindro y de la tolva se encuentran dispuestos elementos de aireación con conductos principales de aire de alimentación. Por encima de los elementos de aireación y por debajo del nivel de lodo se encuentra un pozo de circulación. Entre el nivel de lodo y el pozo de circulación se encuentra dispuesto un pozo de toma bipartido. Las ventajas del procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención son que mediante la adición de cloruro de magnesio al lodo digerido y el salto del valor pH iniciado por la desgasificación se produce la precipitación del MAP. Por lo demás, gracias a las velocidades de circulación relativamente altas en... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo compuesto de un cilindro y una tolva, caracterizado porque en el cilindro (1) existen una zona 1 (12) y una zona 2 (13) de una zona de aireación bipartida, separadas mediante una pared (11) , y en la parte inferior de la tolva (2) 5 está dispuesto un tanque de descarga (3) conectado por medio de la compuerta (5) con la tolva (2) y por medio de otra compuerta con el sin fin (4) , estando dispuestos en el paso del cilindro (1) y de la tolva (2) elementos de aireación (6) con conductos principales de aire de alimentación (14) que son alimentados por medio de compresores de aire (15) , estando la tolva (2) conformada bipartida, teniendo la parte superior de la tolva (2) una inclinación de 30° y la punta de tolva una inclinación de 60°, habiendo un pozo de circulación (9) por encima de los elementos de aireación (6) y por

debajo del nivel de lodo, entre el cilindro (1) y el pozo de circulación (9) se encuentra dispuesto un pozo de toma (8) bipartido, una mitad del pozo de toma (8) está abierta hacia el fondo del tanque desde el nivel de la traviesa (19) y una segunda mitad está cerrada hacia la tolva (2) .

2. Procedimiento para la recuperación de fosfato de magnesio y amonio (MAP) en el tratamiento de lodo digerido,

mediante la alimentación del lodo digerido de un tanque digestor por medio de tuberías de lodo a un tanque de reacción, mediante la mezcla de lodo digerido con aire y el lodo en circulación así como la adición de cloruro de magnesio, realizado mediante un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque después de la desgasificación del lodo digerido en la superficie del lodo del tanque de reacción por encima de un pozo de circulación (9) , el mismo es desviado horizontalmente en sentido a la pared de tanque y conducido a través de un espacio intermedio (17) , forzado en el

sistema de circuito hacia abajo entre elementos de aireación (6) y mezclado con aire, teniendo la alimentación de aire en Nm3/h el triple del valor del volumen de tanque en m3, por lo cual en la zona 1 (12) de la zona de aireación bipartida se separa la mayor parte del CO2 y en la zona 2 el lodo ya desgasificado en parte es nuevamente cargado de aire y, consecuentemente, transportado, a continuación, en la misma cantidad por debajo de una pared separadora (11) existente a una zona 1 (12) de una zona de aireación bipartida y mezclado por debajo de traviesas (19) con el lodo circulante en una zona 2 (13) de la zona de aireación bipartida, siendo los cristales de MAP más pesados conducidos a una zona de estabilización (18) y, a continuación, a una tolva y precipitan desde allí al tanque de descarga de MAP que, después de estar lleno es cerrado mediante una compuerta entre el tanque de descarga y la punta de tolva, a continuación se abre la compuerta entre el tanque de descarga y el sin fin y el MAP cristalino es transportado mediante el sin fin a un contenedor, después del vaciado del tanque de descarga las compuertas son accionadas en sentido inverso y el proceso de llenado comienza nuevamente, a continuación el lodo digerido es alimentado en igual cantidad por sobre un borde de rebose (22) a un pozo de toma (8) dividido.

Figura 1

Figura 2