ES2856223T3 - Procedimiento e instalación de desnitrificación biológica de aguas residuales - Google Patents
Procedimiento e instalación de desnitrificación biológica de aguas residuales Download PDFInfo
- Publication number
- ES2856223T3 ES2856223T3 ES14759287T ES14759287T ES2856223T3 ES 2856223 T3 ES2856223 T3 ES 2856223T3 ES 14759287 T ES14759287 T ES 14759287T ES 14759287 T ES14759287 T ES 14759287T ES 2856223 T3 ES2856223 T3 ES 2856223T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- denitrification
- post
- fraction
- concentration
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 67
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 19
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 12
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- AHEWZZJEDQVLOP-UHFFFAOYSA-N monobromobimane Chemical compound BrCC1=C(C)C(=O)N2N1C(C)=C(C)C2=O AHEWZZJEDQVLOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
- C02F3/305—Nitrification and denitrification treatment characterised by the denitrification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
- C02F2101/163—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
- C02F2209/006—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising a software program or a logic diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/15—N03-N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/40—Liquid flow rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales que comprende una secuencia de nitrificación- desnitrificación, permitiendo dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación la eliminación de nitrógeno amoniacal mediante una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 por desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después a nitrógeno, yendo seguida dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación, para una primera fracción de las aguas, de una etapa de post-desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en esta primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, y después se mezcla con la primera fracción aguas abajo de la etapa de post-desnitrificación, caracterizado por que: - la primera fracción de las aguas residuales se somete, durante la post-desnitrificación, a una desnitrificación casi completa a fin de salir de la etapa con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 4 mg/l para minimizar la producción de óxido nitroso N2O, - y se determina la tasa de derivación a partir: - de una medición de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post-desnitrificación, - de la concentración de nitratos [N-NO3] deseada para la mezcla de las dos fracciones después del tratamiento de post-desnitrificación, - y de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de las mezclas de las dos fracciones, - y se controla la inyección de donante de electrones utilizado con la ayuda: - por un lado, de la medición (9, 27b) de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post- desnitrificación, y de la medición (10) del caudal de las aguas residuales, - y por otro lado, de una estimación de la carga nitrogenada (concentración [N-NO3]) de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones, calculándose esta estimación en función de una medición (14) de la concentración de nitratos [N-NO3] a la salida del tratamiento después de la mezcla de las dos fracciones, y de la tasa de derivación utilizada, - se compara el valor estimado o medido del caudal de donante de electrones con un valor de consigna deseado, y se modifica el caudal de donante de electrones inyectado para reducir la diferencia entre valor estimado y valor deseado.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento e instalación de desnitrificación biológica de aguas residuales
La invención se refiere a un procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales, del tipo de los que constan de una secuencia de nitrificación-desnitrificación seguida, para una primera fracción de aguas, de una etapa de post desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en esta primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, después se mezcla con la primera fracción aguas abajo de la etapa de post-desnitrificación.
La secuencia de nitrificación-desnitrificación permite la eliminación del nitrógeno amoniacal por una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 por desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después en nitrógeno. Las reacciones se catalizan y necesitan la presencia de un donante de electrones, en particular una fuente de carbono externa.
En las plantas de depuración de aguas residuales, la secuencia nitrificación-desnitrificación se puede realizar en el espacio, con zonas diferentes específicas, y/o en un mismo reactor secuenciado que trabaja por hornadas, con disociación por aireación-mezcla, y a veces incluso en ciertas condiciones de manera simultánea,
La invención se refiere a un procedimiento de desnitrificación biológica con separación en el espacio de la nitrificación y de la desnitrificación en diferentes zonas, siendo este procedimiento aplicable a cultivos libres, mixtos y fijados.
Se sabe que la desnitrificación va acompañada no sólo de una producción de nitrógeno gaseoso, sino también de una producción de óxidos de nitrógeno, en particular de óxido nitroso o protóxido de nitrógeno N2O que es un gas de efecto invernadero cuyo potencial de calentamiento es trescientas veinte veces más elevado que el del dióxido de carbono CO2 y cuya vida útil se estima entre 120 y 150 años.
Así, el documento FR2725193 A1 tiene por objeto un procedimiento, así como una instalación de realización del procedimiento, para el tratamiento de un efluente acuoso. El procedimiento incluye una etapa de desnitrificación biológica en medio anóxico seguida de una etapa de nitrificación biológica en medio aireado y de una etapa de clarificación final, procediendo una parte del licor mixto de dicha etapa de nitrificación, y recirculándose en desnitrificación una parte de los lodos procedentes de la clarificación.
Sin embargo, se ha buscado que las aguas residuales, después de la mezcla de la primera fracción tratada en post desnitrificación y de la segunda fracción que ha esquivado esta post-desnitrificación, presenten una concentración de nitratos inferior a una consigna determinada por la normativa, que puede ser del orden de 10 mg/l para la concentración en [N-NO3].
La invención tiene como objetivo, sobre todo, proporcionar un procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales que permita obtener, después del tratamiento, una concentración de [N-NO3] menor o igual a un valor de consigna deseado, evitando al mismo tiempo o reduciendo la producción de óxido nitroso N2O.
Preferentemente, la invención tiene también como objetivo tratar los problemas de dosificación del donante de electrones, y ajustar el caudal de derivación.
En lo que se refiere a la dosificación del donante de electrones, especialmente del carbono externo, unos riesgos están relacionados con la subdosificación así como con la sobredosificación.
En el caso de una subdosificación, se crea una desnitrificación incompleta con, como consecuencia, la acumulación de nitritos en el agua tratada: estos nitritos no permiten disminuir el contenido de nitrógeno total TN (o NGL) del efluente final y constituyen una demanda suplementaria de oxígeno en el agua tratada (DBO y DCO). La reducción de los nitratos a nitritos es energéticamente más eficaz para la flora desnitrificante en cuestión. El resultado de esto es que un exceso de nitratos dentro del reactor con respecto al donante de electrones disponible favorecerá el uso de este último para reducir inicialmente todos los nitratos a nitritos. Después, y solamente después, los nitritos podrán reducirse a nitrógeno gaseoso si quedan cantidades de donante de electrones.
Una sobredosificación, además del sobrecoste causado por un excedente de donante de electrones, provoca un aumento de las demandas química y biológica de oxígeno del agua, a la salida del tratamiento.
La gestión del caudal de derivación es también delicada.
Si el caudal de derivación es excesivo, la derivación genera unos excedentes de nitrógeno en las aguas residuales después del tratamiento, lo que constituye generalmente una descarga industrial que debe cumplir con las concentraciones reglamentarias para el nitrógeno total.
Una subestimación del caudal de derivación, o una ausencia de derivación, conduce a un consumo innecesario de donante de electrones, en particular de metanol, relacionado con el tratamiento del oxígeno disuelto presente en el agua y que neutraliza una parte del donante de electrones inyectado, especialmente sustrato carbonado.
Las dificultades también están relacionadas con la metrología, especialmente con respecto a los sensores de concentración en N-NO3 , que, según el estado de la técnica actual, presentan una incertidumbre del orden de 0,5 mg/l a 1 mg/ml que se encuentra próximo de los intervalos de concentraciones de 0,5 mg/l a 3 mg/l que pueden desearse. Esto da como resultado que el error relativo relacionado con la medición es elevado, lo que hace difícil un control eficaz de la inyección de donante de electrones.
Según la invención, el procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales del tipo definido anteriormente es tal que:
- el procedimiento comprende una secuencia de nitrificación-desnitrificación,
- permitiendo dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación la eliminación del nitrógeno amoniacal por una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 por desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después a nitrógeno,
- yendo seguida dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación, para una primera fracción de las aguas, de una etapa de post-desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en una primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, y después se mezcla con la primera fracción aguas abajo de la etapa de post-desnitrificación, caracterizado por que:
- la primera fracción de las aguas residuales se somete, durante la post-desnitrificación, a una desnitrificación casi completa a fin de salir de la etapa con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 4 mg/l para minimizar la producción de óxido nitroso N2O,
- y se determina la tasa de derivación a partir:
- de una medición de la concentración de nitratos [N-NO3] en las aguas antes de la post-desnitrificación, - de la concentración de nitratos [N-NP3] deseada para la mezcla de las dos fracciones después del tratamiento de post-desnitrificación,
- y de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones,
- y se controla la inyección de donante de electrones utilizado con la ayuda:
- por un lado, de la medición (9, 27b) de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post desnitrificación, y de la medición (10) del caudal de las aguas residuales,
- y, por otro lado, de una estimación de la carga nitrogenada (concentración [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones, calculándose esta estimación en función de una medición (14) de la concentración de nitratos [N-NO3] a la salida del tratamiento después de la mezcla de las dos fracciones, y de la tasa de derivación utilizada,
- se compara el valor estimado o medido del caudal de donante de electrones con un valor de consigna deseado, y se modifica el caudal de donante de electrones inyectado para reducir la diferencia entre valor estimado y valor deseado.
Preferentemente, la primera fracción de las aguas residuales sale de la etapa de post-desnitrificación con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 2 mg/l.
Según la invención, la desnitrificación casi completa efectuada durante la post-desnitrificación limita la producción de óxido nitroso. El porcentaje de nitratos reducidos aumenta y la relación de producción N2O/N2 disminuye de tal manera que el nitrógeno N2 se convierte en el principal gas producido.
Después de la mezcla de las dos fracciones, la concentración de nitratos de las aguas que salen del tratamiento es más elevada que la de la primera fracción que sale de la post-desnitrificación, pero sigue siendo inferior o igual al valor de consigna deseado para las aguas a la salida de tratamiento.
Si, contrariamente a la invención, se hubiera efectuado una desnitrificación parcial, correspondiente al valor de consigna deseado para las aguas a la salida del tratamiento, sobre la totalidad de las aguas o sobre la mayor parte de
estas aguas residuales, la producción de óxido nitroso N2O hubiera sido mayor que según el procedimiento de la invención.
Según la invención, la desnitrificación casi completa efectuada durante la post-desnitrificación proporciona, a la salida, unas aguas cuya baja concentración de nitratos no se puede medir con precisión por los sensores disponibles. Por el contrario, cuando se ha efectuado la mezcla de las dos fracciones, la concentración de nitratos es más elevada y se puede medir con una precisión satisfactoria. A partir de este valor y del grado de derivación, se puede deducir la concentración de nitratos de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, lo que corresponde a una medición en cierta manera virtual. La estimación de la concentración de nitratos de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación se efectúa ventajosamente en lógica difusa para definir un intervalo de valores posibles. Preferentemente, se controla el caudal de derivación determinando un valor del grado de derivación, según las concentraciones de nitratos deseadas en los diferentes sitios del tratamiento, y se compara con valores umbrales superior e inferior para retener un valor de consigna comprendido en los umbrales impuestos. Según la comparación del valor de consigna con un valor medido, se actúa sobre un elemento que modifica el caudal de derivación para alcanzar el valor de consigna. Este valor de consigna se selecciona para limitar la pérdida de donante de electrones relacionada con el oxígeno disuelto.
El donante de electrones puede ser una fuente de carbono seleccionada entre el metanol, el ácido acético, el glicerol o un compuesto carbonado que se dispersa fácilmente en un reactor desnitrificante.
Generalmente, se efectúa una medición de la concentración de nitratos y una medición de oxígeno disuelto en el agua antes de la post-desnitrificación para estimar la carga nitrogenada equivalente.
Según la invención, el procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales puede comprender, en una variante, una secuencia de nitrificación-desnitrificación,
permitiendo dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación la eliminación del nitrógeno amoniacal por una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 para desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después a nitrógeno,
yendo seguida dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación, para una primera fracción de las aguas, de una etapa de post-desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en esta primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, y después se mezcla con la primera fracción aguas abajo de la etapa de post-desnitrificación,
estando el procedimiento caracterizado por que:
- la primera fracción de las aguas residuales se somete, durante la post-desnitrificación, a una desnitrificación casi completa a fin de salir de la etapa con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 4 mg/l para minimizar la producción de óxido nitroso N2O,
- se determina la tasa de derivación a partir:
- de una medición de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post-desnitrificación, - de la concentración de nitratos [N-NO3] deseada para la mezcla de las dos fracciones después del tratamiento de post-desnitrificación,
- y de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones,
- se mide el caudal de entrada de aguas residuales a tratar antes de la derivación,
- se calcula el caudal de donante de electrones para asegurar la desnitrificación de la fracción no derivada teniendo en cuenta el grado de derivación,
- se estima la concentración de NO3 a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla con la fracción derivada, a partir de una medición de la concentración de NO3 aguas abajo de la mezcla de la fracción derivada y la que ha sometido a la post-desnitrificación, y del grado de derivación,
- asegurándose un control del caudal de derivación para limitar la pérdida de sustrato carbonado relacionada con el oxígeno disuelto.
La invención se refiere también a una instalación para la realización del procedimiento definido anteriormente, caracterizada por que comprende
- unos dispositivos de medición de caudal para:
- una medición del caudal expresado con el término FIT Qe a la salida de un trabajo aireado;
- una medición de caudal de derivación, o bien por instrumentación directa, o bien por estimación a partir de una medición del caudal de entrada expresado con el término FIT Qe y del caudal de alimentación de la post desnitrificación;
- una medición de caudal de entrada del trabajo de post-desnitrificación, o bien por instrumentación, o bien por estimación a partir de una medición del caudal de entrada expresado con el término FIT Qe y de una medición del caudal de derivación expresado con el término FIT Qbp;
- un dispositivo de regulación del caudal de derivación:
- unos sistemas de medición de la calidad del agua, con transmisor adecuado;
- un dispositivo de regulación del caudal de donante de electrones.
La invención consiste, además de las disposiciones expuestas anteriormente, en un cierto número de otras disposiciones de las que se hablará más explícitamente después en referencia a un ejemplo de realización descrito con referencia a los dibujos anexos, pero que no es de ninguna manera limitativo. En estos dibujos:
La Figura 1 es un esquema de un procedimiento de desnitrificación según la invención.
La Figura 2 es un esquema de una instalación para la realización del procedimiento.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la consigna de caudal de derivación.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la consigna de caudal de donante de electrones. La Figura 5 es un gráfico que ilustra una variación del caudal de aguas brutas y del contenido de oxígeno disuelto, representada en las ordenadas, en función del tiempo, representado en las abscisas, para un día, y
Figura 6 ilustra el perfil diario de la concentración [N-NO3] representada en las ordenadas, en la entrada de la post desnitrificación, estando el tiempo representado en las abscisas.
Refiriéndose a la Figura 1, se puede observar un esquema del procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales RB que llegan por un conducto 1. Las aguas RB se someten a una pre-desnitrificación o pre-DN en un tanque 2, y a una secuencia de nitrificación en un tanque aireado 3. Se prevé una recirculación 4 de los nitratos entre la salida del tanque 3 y la entrada del tanque 2.
Las aguas procedentes del tanque 3 se dirigen por un conducto 5 hacia un tanque 6 de post-desnitrificación, o post DN.
Una primera fracción de las aguas se introduce por un conducto 5 hacia un tanque 6 para realizar el tratamiento post DN durante el cual se inyecta en la fracción, tal como se indica mediante la flecha 7, un donante de electrones externo, en particular una fuente de carbono tal como metanol.
Una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación 5b y no es sometida al tratamiento post DN del tanque 6. La primera fracción y la segunda fracción se unen y se mezclan en B, aguas abajo del tanque de tratamiento 6. La mezcla se evacúa por un conducto 8.
La concentración de nitratos [N-NO3] después de la mezcla, en el conducto 8, debe ser inferior a un valor de consigna, por ejemplo 10 mg/l. Tal concentración se puede medir con una precisión satisfactoria por los sensores del estado de la técnica, cuya incertidumbre es del orden de 0,5 a 1 mg/l. Por el contrario, para concentraciones más bajas, del orden de 3 o 4 mg/l, la incertidumbre de una medición se vuelve demasiado elevada.
La desnitrificación, durante la etapa post DN, se acompaña de una producción de óxido nitroso N2O que conviene limitar o suprimir.
Según la invención, la post-desnitrificación efectuada en el tanque 6 corresponde a una desnitrificación casi completa, de manera que esta fracción que sale por el conducto 5C presenta una concentración [N-NO3] inferior a 4 mg/l. Esta desnitrificación particularmente exhaustiva permite reducir la producción de óxido nitroso N2O, lo que no sería el caso si se hubiera aplicado una desnitrificación incompleta o parcial a la totalidad de las aguas residuales. El valor de consigna de concentración [N-NO3] en la salida de la post DN se designa mediante CNNO3 pdn.
El valor de consigna de la concentración de la mezcla en el conducto 8 se designa por CNNO3 s.
Una medición de la concentración [N-NO3] de las aguas antes de la post DN 6 se asegura por un sensor 9 (Figura 2) cuya medición se designa mediante AIT NO3 e.
Como se ilustra en la Figura 3, en la casilla 10, el grado de derivación se determina mediante la relación:
x = (CNNO3 s - CNNO3 pdn) / (AIT N 03 e - CNN03 pdn) Este grado de derivación permite determinar un caudal de alimentación teórico de la post DN 6 por el conducto 5a, como se explica a continuación:
- el caudal total de las aguas residuales, antes de la derivación 5b, se mide mediante un sensor 10 (Figura 2) que da el caudal designado por FIT Qe;
- el caudal de alimentación de la post DN 6 es igual a (1 - t) veces el caudal total, es decir (1 - t) X FIT Qe.
Este caudal de alimentación calculado para la post DN debe compararse con los requisitos de la instalación que permiten determinar un caudal mínimo Qmin y un caudal máximo Qmax para la post DN 6, como se indica en el cuadro 11 de la Figura 3.
Si el caudal de derivación dado por el cuadro 10 es inferior a Qmin, entonces es este valor de Qmin que el que se adopta para el caudal de derivación, de manera que la tasa se vuelve igual a t = (FIT Qe - Qmin pdn)/FIT Qe.
De la misma manera, si el caudal de derivación dado por el cuadro 10 es superior a Qmax pdn, entonces el grado de derivación se toma igual a t = (FIT Qe - Qmax pdn)/FIT Qe.
Finalmente, la consigna de caudal de derivación se proporciona por el cuadro 12 (Figura 3) y se tiene en cuenta por un controlador 13 (Figura 2) del caudal de derivación que recibe las mediciones proporcionadas por los sensores 9, 10, así como por un sensor 14 instalado en el conducto 8 de salida de la mezcla, y que proporciona la concentración de nitratos designada por AIT NO3 s.
El caudal de derivación puede asegurarse por una bomba 15 (Figura 2) instalada en el conducto 5b y accionada por un motor 16 a velocidad ajustable. El caudal en el conducto de derivación 5b se mide por un sensor 17 y el valor del caudal se designa mediante FIT Qpb. Esta medición se transmite al controlador 13 que compara el valor de consigna, del cuadro 12 de la Figura 3, con el valor medido proporcionado por el sensor 17. El controlador 13 controla, en consecuencia, la velocidad del motor 16 para aumentar el caudal en el conducto 5b si el valor medido es inferior al valor de consigna, o bien para reducir la velocidad del motor 16 si el valor medido es superior al valor de consigna. La gestión del caudal de derivación por el controlador 13 permite evitar:
- una sobreestimación del caudal de derivación que, si es excesivo, genera excesos de nitrógeno en la descarga de la instalación de tratamiento por el conducto 8;
- una subestimación del caudal de derivación que, si es insuficiente, conduce a un consumo innecesario de donante de electrones en la post DN 6, en particular un consumo innecesario de metanol, relacionado con l tratamiento del oxígeno disuelto presente en el agua residual y que neutraliza una parte del donante de electrones inyectado, especialmente sustrato carbonado.
El control de la inyección de donante de electrones se efectúa con la ayuda de un controlador 18 (Figura 2). El donante de electrones, en la mayoría de los casos, procede de una fuente 19 de carbono externo, es decir no aportada por el agua residual. La fuente de carbono puede ser metanol, ácido acético, glicerol, o cualquier compuesto carbonado que puede dispersarse fácilmente en el agua residual sometida a la post DN 6.
El controlador 18 recibe:
- las mediciones efectuadas por los sensores 9 y 10,
- la medición de concentración de oxígeno disuelto O2 en el agua bruta que llega por el conducto 5, efectuada por un sensor 20 que da el valor AIT O2 ,
- así como la medición del caudal de líquido que entra en la post DN proporcionada por un sensor 21 que da la cantidad FIT Q pdn.
La estimación de la concentración de nitratos a la salida del reactor 6 y antes de la ramificación B de la derivación sobre en conducto se efectúa por el cálculo, como se expone en relación a la Figura 4, y de la casilla 30 descrita más adelante. Un sensor “virtual” 22 se ha representado mediante guiones a la salida del reactor 6 para recordar que el controlador 18 tiene en cuenta un valor AIT NO3 pdn de la concentración de nitratos a la salida de la post DN.
La inyección 7 de donante de electrones puede asegurarse por una bomba 23 accionada por un motor 24 de velocidad variable controlado por el controlador 18. Un sensor 25 mide el caudal FIT Qc de donante de electrones inyectado en 7. La medición del sensor 25 se envía al controlador 18.
La determinación de la consigna de caudal de donante de electrones, especialmente procedente de una fuente carbonada 19, se efectúa por el controlador 18 según el diagrama de flujo ilustrado en la Figura 4, proporcionándose la consigna de caudal calculada en la casilla 26.
La casilla de partida 27 asegura el cálculo de los equivalentes NNO3 a eliminar en las aguas residuales. Este cálculo se efectúa con la ayuda de las mediciones siguientes:
- medición ATI O2 , de la concentración de oxígeno disuelto, proporcionada por el sensor 20, como se indica en la casilla 27a;
- medición AIT NO3 e de la concentración de nitratos, proporcionada por el sensor 9, como se indica en la casilla 27b;
- y consigna CNNO3 pdn a la salida de la post DN 6, como se indica en la casilla 27c.
El resultado del cálculo de la casilla 27 se transfiere a una casilla 28 que tiene en cuenta un factor correctivo K precisado más adelante.
El valor corregido de los equivalentes NNO3 a eliminar se transfiere de la casilla 28 a una casilla 29 que asegura el cálculo del caudal de donante de electrones, el carbono externo en el ejemplo considerado, a proporcionar para asegurar la eliminación deseada de equivalentes NNO3. El cálculo de la casilla 29 se efectúa con la ayuda del caudal FIT Qe de aguas residuales proporcionado por una casilla 29a relacionada con el sensor 10, de la consigna de concentración del donante de electrones proporcionada por la casilla 29b y de la tasa de derivación que aparece en la casilla 29c y proporcionada por la casilla 12 de la Figura 3.
El valor del caudal de donante de electrones calculado por la casilla 29 se transfiere a una casilla 30 para el cálculo de la concentración de nitratos AIT NO3 pdn a la salida de la post DN 6. Este cálculo se efectúa con la ayuda de la medición AIT NP3 e de la concentración de nitratos de las aguas residuales a tratar, medida que se proporciona a una casilla 30a por el sensor 9 (Figura 2), así como con la ayuda de la medición AIT NO3 s de la concentración de nitratos en el conducto de salida 8, medida proporcionada a una casilla 30b por el sensor 14 (Figura 2).
El valor calculado por la casilla 30 se transfiere a la casilla 31 que calcula la desviación entre la concentración de nitratos AIT NO3 pdn estimada a la salida de post DN, y la consigna CNNO3 pdn. La desviación calculada se envía a una casilla 32 que calcula el coeficiente correctivo K por lógica difuse o fuzzificación. El cálculo procedente de la casilla 32 se envía a la casilla 28 para que se tenga en cuenta el coeficiente K = fuzz (Deriva).
Finalmente, se obtiene una consigna de caudal en la casilla 26, después de varias iteraciones procedentes de la casilla 31 a la casilla 32.
El procedimiento de la invención permite superar las dificultades relacionadas con la metrología y expuestas a continuación.
- la estimación de la “carga nitrogenada equivalente” a la entrada de la etapa de post DN 6 se somete a incertidumbres ya que, para ello, es necesario conocer las concentraciones de N-NO3 , N-NO2 y de oxígeno disuelto.
Ahora bien, actualmente no existe ningún medio fiable que permita conocer las concentraciones de nitritos N-NO2. Según la invención, la desnitrificación casi completa de la primera fracción permite prevenir la formación de nitritos.
Por el contrario, las concentraciones de nitratos N-NO3 y de oxígeno disuelto se miden con una precisión suficiente en las aguas residuales antes de la post DN 6.
- la estimación de la carga nitrogenada a la salida de post DN, que permitiría corregir la regulación de la inyección de donante de electrones, en particular de carbono externo, es delicada debido a la incertidumbre de los sensores de N-NO3 , incertidumbres del orden de 0,5 mg/l a 1 mg/l.
Según la invención, la carga nitrogenada a la salida de la post DN se obtiene por una medición virtual, resultante de un cálculo a partir del grado de derivación, y de la concentración de nitratos de la mezcla de las dos fracciones.
Esta concentración es más elevada que en la salida de post DN y permite una medición cuya precisión relativa se mejora.
La invención permite maximizar permanentemente el potencial de depuración de la pos-desnitrificación con:
- una minimización de la producción de N2O, garantizando, cualquiera que sea el objetivo fijado para la descarga de N-NO3 , una gestión pormenorizada de la desnitrificación sobre el trabajo en cuestión;
- un control de la cantidad de donante de electrones, especialmente carbono externo, utilizada para la desnitrificación, determinándose esta cantidad con la ayuda, por un lado, de una medición antes de la desnitrificación, y, por otro lado, de una medición virtual aguas abajo, calculada en función de una medición a la salida de la instalación y del grado de derivación utilizado, que sirve para la corrección del control por un tratamiento en lógica difusa de la señal;
- un control del caudal de derivación para limitar la pérdida de donante de electrones, especialmente sustrato carbonado, relacionada con el oxígeno disuelto.
La instalación para implementar el procedimiento se compone de los siguientes elementos:
tres dispositivos de medición de caudal para:
- una medición del caudal expresado mediante el término FIT Qe a la salida de trabajo aireado por un sensor 10; - una medición del caudal de derivación, o bien por una instrumentación directa con la ayuda del sensor 17 que da el caudal expresado mediante el término FIT Qpb, o bien por estimación a partir del caudal de entrada expresado mediante el término FIT Qe y del caudal de alimentación expresado mediante el término FIT Qpdn de la post DN proporcionado por un sensor 21 que da dicho caudal expresado mediante el término FIT Qpdn;
- una medición de caudal a la entrada del trabajo de post DN, o bien por instrumentación directa con el sensor 21 que da dicho caudal expresado mediante el término FIT Qpdn, o bien por estimación a partir del caudal de entrada expresado por el término FIT Qe y del caudal de derivación expresado mediante el término FIT Qpb;
un dispositivo de regulación del caudal de derivación:
- o bien por variación de frecuencia sobre el o los motores 16 de la bomba 15 del caudal de derivación, o del caudal de alimentación de la post-desnitrificación, si estos caudales se aseguran por bombeo;
- o bien por variación de la apertura de un dispositivo de regulación del caudal de tipo válvula de regulación o cualquier otro instrumento que permita una regulación de caudal;
- varios sistemas de medición de calidad de agua, con transmisor adecuado:
- una sonda o un analizador de nitratos 9 situado a la salida del reactor aireado, o tanque 3, y que da la concentración AIT NO3 e;
- una sonda o analizador 20 de oxígeno disuelto situado a la salida del reactor aireado y que da la concentración AIT O2 ;
- una sonda o analizador de nitratos 14 situado en la salida de la instalación después de la mezcla de las dos fracciones y que da la concentración AIT NO3 s;
- una bomba dosificadora 23 de donante de electrones, especialmente a partir de una fuente de carbono externo 19;
- un sensor 25 de medición de caudal de la disolución de donante de electrones enviada en el reactor 6 de la post DN;
- un medio de cálculo, integrado en el controlador 18, que permite efectuar una medición virtual del rendimiento del reactor 6 de la post DN a partir de la concentración AIT NO3 s, del grado de derivación y de la concentración de entrada AIT NO3 e.
Durante la puesta en marcha de la regulación, deben fijarse las consignas siguientes:
- consigna CNNO3 s de la concentración de nitratos N-NO3 a la salida de la instalación, después de la mezcla de las dos fracciones que salen del reactor 6 de la post DN, y de la derivación. Esta consigna se ajusta en función de los objetivos de descarga de la instalación;
- consigna CNNO3 pdn de la concentración de nitratos N-NO3 , a la salida del reactor 6 de la post DN. Esta consigna no debe exceder 4 mg/l y preferentemente debe ser inferior a 2 mg/l, para prevenir un riesgo de desnitrificación incompleta;
- los caudales mínimo Qmin y máximo Qmax pdn de alimentación del reactor 6 de la post DN, teniendo que ajustarse estos caudales según los parámetros físicos relacionados con el procedimiento empleado, especialmente velocidad para los biofiltros, tiempo de estancia para los biorreactores de membranas designados de forma abreviada mediante MBBR, o para los lodos activados.
El funcionamiento del procedimiento y de la instalación resulta de las explicaciones anteriores.
El controlador 13 de caudal de derivación calcula la consigna de caudal de derivación Qderivación basándose en las mediciones físicas expuestas anteriormente y aplicando el diagrama de flujo de la Figura 3. El caudal de la bomba 15 se ajusta a partir de este valor de consigna.
El cálculo de la consigna de caudal de donante de electrones, especialmente de carbono externo, por el controlador 18 se efectúa en varias etapas:
- un primer cálculo del caudal de donante de electrones necesario se efectúa a partir de la medición del flujo de nitrógeno en la entrada a partir del caudal FIT Qpdn proporcionado por el sensor 21 y de la concentración de nitratos AIT NO3 e proporcionada por el sensor 9;
- una medición virtual AIT NO3 pdn de la concentración de nitrato a la salida del reactor 6 se calcula según la medición AIT NO3 s proporcionada por el sensor 14, la medición de entrada AIT NO3 e proporcionada por el sensor 9, y el grado de derivación;
- un segundo cálculo del caudal de donante de electrones se efectúa por el controlador 18 corrigiendo el resultado obtenido en función de la diferencia entre la medición virtual calculada a la salida del reactor 6 de la post DN y la consigna deseada CNNO3 pdn. El cálculo se efectúa mediante el controlador 18 en forma de intervalos de valores en lógica difusa, a fin de prevenir las incertidumbres relacionadas con la metrología. El diagrama de flujo de la Figura 4 ilustra este cálculo.
Se efectuó una comparación entre un procedimiento de desnitrificación con regulación clásica y el procedimiento de la invención mediante el cálculo para un caso de estudio según las Figuras 5 y 6.
La Figura 5 ilustra un ejemplo de perfil diario de caudal de agua bruta representado en línea continua gruesa, y de oxígeno disuelto representado en línea más fina con unos cuadrados espaciados. El caudal de agua bruta se representa en las ordenadas a la izquierda y se expresa en metros cúbicos por hora (m3/h), mientras que la concentración de oxígeno disuelto se representa en el eje de la derecha de las ordenadas y se expresa en mg/l. El tiempo expresado en horas se representa en las abscisas.
La Figura 6 ilustra el perfil diario de concentración de nitratos [N-NP3] a la entrada de la post DN, estando los valores representados en las ordenadas a la izquierda y expresados en mg/l. El tiempo se representa en las abscisas en horas.
El ejemplo se refiere a una planta de tratamiento por biofiltración de aguas residuales urbanas, de una capacidad de tratamiento de 200 000 equivalentes habitantes, que recibe un caudal medio de 39 600 m3/día. El objetivo del tratamiento del nitrógeno se fija con nitrógeno total TN o NGL, a la salida de la planta, a NGL 15 mg/l. La consigna objetivo de tratamiento de los nitratos se fija a [N-NO3 ] = 10 mg/l. El sustrato carbonado utilizado es el metanol.
Previamente a la etapa de post DN, se instalan unas etapas de tratamiento primario y de tratamiento biológico secundario por biofiltros aireados que tratan el carbono y el nitrógeno. Como se puede ver en la Figura 5, la concentración de oxígeno disuelto aumenta durante periodos de baja carga, en relación con la aireación de las plantas de biofiltración aireada.
Para una calidad de efluente igual en contenido de nitratos, se han estudiado dos escenarios:
- Caso 1: regulación clásica con la ayuda de una medición de nitratos en la entrada de la post DN. El circuito de derivación no se utiliza.
- Caso 2: implementación de la regulación según el procedimiento de la invención con la ayuda del cálculo de la tasa de derivación automática y de mediciones entrada/salida de concentración de nitratos con corrección por lógica difusa.
En el Caso 1, el operador hace pasar la totalidad del caudal de agua a tratar mediante la etapa de post DN, ajustando la regulación para obtener la concentración [N-NO3] a 10 mg/l, a través de una desnitrificación parcial que corresponde a una media del 60% de rendimiento o de reducción.
En el Caso 2, el operador utiliza las posibilidades ofrecidas por la derivación para efectuar una desnitrificación completa sobre una fracción del efluente (un 94% de rendimiento de desnitrificación) y mezclar la corriente de derivación con las aguas así tratadas para obtener una concentración media [N-NO3] de descarga de 10 mg/l.
Los cálculos muestran que, según la invención (Caso 2), la ganancia de metanol (disminución de consumo) obtenida es del 6% con respecto al Caso 1, con las observaciones siguientes:
- aunque la desnitrificación llevada a cabo en el Caso 2 sobre la fracción sometida a este tratamiento sea más extensa, lo que, en comparación, tiene un rendimiento menor, provoca un aumento de consumo de donante de electrones (carbono externo), el consumo de donante de electrones es menos elevado que para el Caso 1, ya que el flujo de oxígeno disuelto enviado en el reactor de post DN es más bajo;
- la calidad en la descarga en el Caso 1 es aleatoria, ya que la concentración de nitritos, no medida, es susceptible de ser elevada ya que la desnitrificación efectuada es incompleta;
- la emisión de gas de efecto invernadero en el Caso 1 es alta, ya que el nitrato no se reduce completamente en N2 gaseoso, lo que conduce a una alta producción de óxido nitroso N2O;
- la regulación clásica del Caso 1 se ha considerado presuponiendo la ausencia de perturbaciones sobre la medición a la entrada, lo que sigue siendo hipotético ya que no es posible un retrocontrol.
La invención puede aplicarse a cualquier tipo de reactor 6 de post DN, especialmente a reactores:
- de cultivos libres (lodos activados, biorreactores de membranas);
- de cultivos fijos (biofiltros, biodiscos, lechos bacterianos sumergidos, MBBR, etc.);
- de cultivos mixtos (IFAS, que es un procedimiento biológico de cultivo mixto que combina el tratamiento del carbono mediante un cultivo libre, y el tratamiento del nitrógeno mediante un cultivo fijo);
El tratamiento según el procedimiento de la invención puede situarse aguas abajo de un reactor aireado que consiste en:
- un cultivo libre (lodos activados, biorreactores de membranas, reactores “discontinuos” o por hornadas);
- un cultivo fijo (biofiltros, biodiscos, lechos bacterianos sumergidos, MBBR);
- un cultivo mixto (IFAS);
Claims (8)
1. Procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales que comprende una secuencia de nitrificacióndesnitrificación, permitiendo dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación la eliminación de nitrógeno amoniacal mediante una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 por desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después a nitrógeno, yendo seguida dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación, para una primera fracción de las aguas, de una etapa de post-desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en esta primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, y después se mezcla con la primera fracción aguas abajo de la etapa de post-desnitrificación,
caracterizado por que:
- la primera fracción de las aguas residuales se somete, durante la post-desnitrificación, a una desnitrificación casi completa a fin de salir de la etapa con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 4 mg/l para minimizar la producción de óxido nitroso N2O,
- y se determina la tasa de derivación a partir:
- de una medición de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post-desnitrificación, - de la concentración de nitratos [N-NO3] deseada para la mezcla de las dos fracciones después del tratamiento de post-desnitrificación,
- y de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de las mezclas de las dos fracciones,
- y se controla la inyección de donante de electrones utilizado con la ayuda:
- por un lado, de la medición (9, 27b) de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post desnitrificación, y de la medición (10) del caudal de las aguas residuales,
- y por otro lado, de una estimación de la carga nitrogenada (concentración [N-NO3]) de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones, calculándose esta estimación en función de una medición (14) de la concentración de nitratos [N-NO3] a la salida del tratamiento después de la mezcla de las dos fracciones, y de la tasa de derivación utilizada,
- se compara el valor estimado o medido del caudal de donante de electrones con un valor de consigna deseado, y se modifica el caudal de donante de electrones inyectado para reducir la diferencia entre valor estimado y valor deseado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera fracción de las aguas residuales sale de la etapa de post-desnitrificación con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 2 mg/l.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la estimación de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación se efectúa en lógica difusa para definir un intervalo de valores posibles.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se controla el caudal de derivación determinando un valor de tasa de derivación, según las concentraciones de nitratos deseadas en los diferentes sitios del tratamiento, y se compara con valores umbrales superior e inferior (Qmax pdn, Qmin pdn), para adoptar un valor de consigna comprendido en los umbrales impuestos, y según la comparación del valor de consigna adoptado con un valor medido, se actúa sobre un elemento (15) modificando el caudal de derivación para alcanzar el valor de consigna.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el donante de electrones es una fuente de carbono (19) seleccionada entre el metanol, el ácido acético, el glicerol, o compuesto carbonado que se dispersa fácilmente en un reactor desnitrificante.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se efectúa una medición (9) de la concentración de nitratos [N-NO3] y una medición (20) de oxígeno disuelto en agua antes de la post desnitrificación, para estimar la carga nitrogenada equivalente.
7. Procedimiento de desnitrificación biológica de aguas residuales que comprende una secuencia de nitrificacióndesnitrificación, permitiendo dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación la eliminación del nitrógeno amoniacal
mediante una producción de nitratos (nitrificación) seguida de una producción de nitrógeno gaseoso N2 por desnitrificación (eliminación de los nitratos) que consiste en la reducción de los nitratos a nitritos y después en nitrógeno,
yendo seguida dicha secuencia de nitrificación-desnitrificación, para una primera fracción de las aguas, de una etapa de post-desnitrificación durante la cual se inyecta un donante de electrones en esta primera fracción, mientras que una segunda fracción de las aguas pasa por una derivación, y después se mezcla con la primera fracción después de la etapa de post-desnitrificación,
caracterizado por que:
- la primera fracción de las aguas residuales se somete, durante la post-desnitrificación, a una desnitrificación casi completa a fin de salir de la etapa con una concentración de nitratos [N-NO3] inferior a 4 mg/l para minimizar la producción de óxido nitroso N2O,
- se determina la tasa de derivación a partir:
- de una medición de la concentración de nitratos [N-NO3] de las aguas antes de la post-desnitrificación, - de la concentración de nitratos [N-NO3] deseada para la mezcla de las dos fracciones después del tratamiento de post-desnitrificación,
- y de la concentración de nitratos [N-NO3] de la primera fracción a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla de las dos fracciones
- se mide (10) el caudal de entrada de aguas residuales a tratar antes de la derivación,
- se calcula el caudal de donante de electrones para asegurar la desnitrificación de la fracción no derivada teniendo en cuenta la tasa de derivación,
- se estima la concentración de NO3 a la salida de la post-desnitrificación, antes de la mezcla con la fracción derivada, a partir de una medición (14) de la concentración de NO3 después de la mezcla de la fracción derivada y de la que ha sufrido la post-desnitrificación, y del porcentaje de derivación,
- asegurándose un control del caudal de derivación para limitar la pérdida de sustrato carbonado relacionada con el oxígeno disuelto.
8. Instalación para la realización del procedimiento según la reivindicación 1 o 7, caracterizada por que comprende - unos dispositivos de medición de caudal para:
- una medición (10) del caudal expresado mediante el término FIT Qe a la salida de un trabajo aireado (3);
- una medición de caudal de derivación expresado mediante el término FIT Qpb, o bien por una instrumentación directa (17), o bien por estimación a partir de una medición del caudal de entrada expresado mediante el término FIT Qe y del caudal de alimentación de la post-desnitrificación;
- una medición de caudal a la entrada del trabajo de post-desnitrificación (6), o bien por instrumentación (21), o bien por estimación a partir de una medición del caudal de entrada expresado mediante el término FIT Qe y de una medición del caudal de derivación expresado mediante el término FIT Qpb;
- un dispositivo (13) de regulación del caudal de derivación;
- unos sistemas (9, 20, 14) de medición de la calidad de agua, con trasmisor adecuado,
- un dispositivo (18, 23) de regulación del caudal de donante de electrones.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1356681A FR3008086B1 (fr) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Procede et installation de denitrification biologique d'eaux residuaires |
| PCT/IB2014/062858 WO2015004583A1 (fr) | 2013-07-08 | 2014-07-04 | Procédé et installation de dénitrification biologique d'eaux résiduaires |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2856223T3 true ES2856223T3 (es) | 2021-09-27 |
Family
ID=49779997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES14759287T Active ES2856223T3 (es) | 2013-07-08 | 2014-07-04 | Procedimiento e instalación de desnitrificación biológica de aguas residuales |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10112857B2 (es) |
| EP (1) | EP3019452B1 (es) |
| CN (1) | CN105492394B (es) |
| DK (1) | DK3019452T3 (es) |
| ES (1) | ES2856223T3 (es) |
| FR (1) | FR3008086B1 (es) |
| PH (1) | PH12016500037A1 (es) |
| PT (1) | PT3019452T (es) |
| WO (1) | WO2015004583A1 (es) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116282514B (zh) * | 2016-07-08 | 2025-12-12 | 苏迪·N·默西 | 利用碳源投加进行营养物移除的方法和设备 |
| US11130692B2 (en) * | 2017-06-28 | 2021-09-28 | Uop Llc | Process and apparatus for dosing nutrients to a bioreactor |
| LT3645469T (lt) | 2017-06-30 | 2024-03-12 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Nuotekų valymo įrenginys ir jo valdymo būdas |
| CN110357356A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-22 | 亿利资源集团有限公司 | 一种废水处理系统及方法 |
| CN111056708A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 华南理工大学 | 一种两段反硝化的废水脱氮处理工艺 |
| CN111072140B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-12-28 | 上海昊沧系统控制技术有限责任公司 | 一种基于缺氧池反硝化过程的碳源投加量在线计算方法 |
| FR3112768B1 (fr) | 2020-07-24 | 2023-12-15 | Suez Groupe | Traitement biologique d’effluents riches en matiere carbonee et en azote avec production de biogaz |
| US12221369B2 (en) | 2021-03-12 | 2025-02-11 | Hampton Roads Sanitation District | Method and apparatus for nutrient removal using anoxic biofilms |
| CA3211888A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | Hampton Roads Sanitation District | Method and apparatus for multi-deselection in wastewater treatment |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05138193A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-01 | Meidensha Corp | 廃水の生物学的窒素除去方法 |
| FR2725193B1 (fr) * | 1994-10-04 | 1996-12-06 | Omnium Traitement Valorisa | Procede de traitement biologique d'un effluent incluant une etape de post-denitrification et installation pour la mise en oeuvre de ce procede |
| US5876603A (en) * | 1995-08-10 | 1999-03-02 | Hitachi Plant Engineering & Construction Co., Ltd. | Method of biologically removing nitrogen and system therefor |
| US6129104A (en) * | 1998-12-23 | 2000-10-10 | Tetra Process Technologies A Severn Trent Services Company | Method for automotive dose control of liquid treatment chemicals |
| JP4183844B2 (ja) * | 1999-05-24 | 2008-11-19 | 三菱電機株式会社 | 生物学的水処理装置の制御装置 |
| JP2005169304A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Canon Inc | 高濃度着色有機排水の処理方法 |
| JP2006204967A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | 脱窒処理方法及び脱窒処理装置 |
| US7153429B1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-26 | Pedros Philip B | Method of optimizing influent conditions and chemical addition control for biological denitrification |
| JP2008023485A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Japan Organo Co Ltd | 生物脱窒方法および装置 |
| JP4451422B2 (ja) * | 2006-08-11 | 2010-04-14 | 三菱電機株式会社 | 生物学的水処理装置の制御装置 |
| FR2909661B1 (fr) * | 2006-12-08 | 2009-03-20 | Otv Sa | Procede de traitement d'eaux a l'aide d'un reacteur biologique integrant une biomasse aeree,mettant alternativement en oeuvre des modes d'aeration continue et sequencee |
| US7572369B2 (en) * | 2007-02-16 | 2009-08-11 | Opencel Llc | System for supporting denitrification |
| FR2954306B1 (fr) * | 2009-12-18 | 2014-03-21 | Degremont | Procede de traitement d'eaux usees pour maitriser la formation de protoxyde d'azote (n2o) au cours du traitement |
| US20120211417A1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-23 | Xylem Water Solutions Zelienople, Llc | Method and System for Controlling Carbon Source Feed to Denitrification Filters |
| CN202156955U (zh) * | 2011-07-01 | 2012-03-07 | 北京中恒意美环境工程技术有限公司 | 一种处理高浓度废水的系统 |
| JP5791429B2 (ja) * | 2011-08-29 | 2015-10-07 | 株式会社タクマ | 排ガス処理システムおよび排ガス処理方法 |
| JP5575211B2 (ja) * | 2012-11-29 | 2014-08-20 | 三菱電機株式会社 | 生物学的水処理装置の制御装置 |
-
2013
- 2013-07-08 FR FR1356681A patent/FR3008086B1/fr active Active
-
2014
- 2014-07-04 WO PCT/IB2014/062858 patent/WO2015004583A1/fr not_active Ceased
- 2014-07-04 US US14/903,471 patent/US10112857B2/en active Active
- 2014-07-04 DK DK14759287.7T patent/DK3019452T3/da active
- 2014-07-04 EP EP14759287.7A patent/EP3019452B1/fr active Active
- 2014-07-04 PT PT147592877T patent/PT3019452T/pt unknown
- 2014-07-04 ES ES14759287T patent/ES2856223T3/es active Active
- 2014-07-04 CN CN201480047725.4A patent/CN105492394B/zh active Active
-
2016
- 2016-01-06 PH PH12016500037A patent/PH12016500037A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160145131A1 (en) | 2016-05-26 |
| PH12016500037A1 (en) | 2016-03-28 |
| FR3008086B1 (fr) | 2015-08-14 |
| PT3019452T (pt) | 2021-02-25 |
| DK3019452T3 (da) | 2021-03-08 |
| EP3019452B1 (fr) | 2020-12-02 |
| FR3008086A1 (fr) | 2015-01-09 |
| CN105492394A (zh) | 2016-04-13 |
| WO2015004583A1 (fr) | 2015-01-15 |
| EP3019452A1 (fr) | 2016-05-18 |
| US10112857B2 (en) | 2018-10-30 |
| CN105492394B (zh) | 2017-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2856223T3 (es) | Procedimiento e instalación de desnitrificación biológica de aguas residuales | |
| ES2695055T3 (es) | Procedimiento e instalación de tratamiento del agua por nitritación - desnitritación, que comprende al menos una etapa aireada y una etapa de control de la aportación de oxígeno durante la etapa aireada | |
| Isaacs et al. | External carbon source addition as a means to control an activated sludge nutrient removal process | |
| ES2567568T3 (es) | Procedimiento e instalación de tratamiento de efluentes que contienen nitrógeno, en un reactor biológico secuencial | |
| CN1926072B (zh) | 含有氨性氮的水的硝化方法及处理方法 | |
| Bollon et al. | N2O emissions from full-scale nitrifying biofilters | |
| JP2012200705A5 (es) | ||
| ES2304334T3 (es) | Procedimiento e instalación de tratamiento de efluentes concentrados en nitrógeno en un reactor biológico secuencial de ciclos fraccionados | |
| ES2362211T3 (es) | Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen amonio mediante regulación del ph. | |
| JP5188451B2 (ja) | 水処理設備 | |
| JP5833791B1 (ja) | 活性汚泥における曝気量制御方法 | |
| JP3961835B2 (ja) | 下水処理場水質制御装置 | |
| CN106277330A (zh) | 一种基于氮平衡的污水厂智能控制系统及控制方法 | |
| ES2972782T3 (es) | Planta de tratamiento de aguas residuales y método para controlarla | |
| JP2021176638A (ja) | 廃水処理システム、空気供給量制御装置及び空気供給量制御方法 | |
| CN100383061C (zh) | 污水处理场的曝气风量控制装置 | |
| JP2009131854A (ja) | 汚水処理設備 | |
| KR102250418B1 (ko) | 아나목스 반응조 및 이를 이용한 수처리 방법 | |
| JP7460278B2 (ja) | 廃水処理方法、及び廃水処理システム | |
| CN105722796A (zh) | 有机废水处理装置、有机废水的处理方法以及有机废水处理装置的控制程序 | |
| KR20040031359A (ko) | 질소 및 인의 제거를 위한 하수의 고도처리장치 및 방법 | |
| JP3023921B2 (ja) | 活性汚泥処理装置 | |
| JP2002307094A (ja) | 下水処理システム | |
| KR20040044735A (ko) | 비율분배에 의한 하수의 고도처리장치 및 방법 | |
| CN116177719B (zh) | 一种调节污水处理系统中缺氧池反应环境的方法及系统 |