Filtración por floculación HUBER para la eliminación de fósforo con el filtro de arena HUBER CONTIFLOW

Filtro de arena HUBER CONTIFLOW® CFSF 51

En 2017, el Gabinete Federal adoptó la "Reforma del reciclaje de lodos de depuración". La reorganización incluye una restricción a la aplicación de lodos de depuración como fertilizantes agrícolas. En los lodos de depuración se encuentra la materia prima limitada fósforo, que favorece la eutrofización. La eutrofización se entiende como una sobrecarga de nutrientes en los cuerpos de agua con nitrógeno y fósforo. Unos límites de efluente más estrictos para las plantas de agua residual reducen esta sobrefertilización de las aguas superficiales y, al mismo tiempo, aumentan la concentración recuperable presente en los lodos de depuradora. Se garantiza un manejo cuidadoso del fósforo, un nutriente limitado. De estas dos medidas podemos deducir la enorme importancia de la materia prima para los seres humanos y los animales.

El nutriente fósforo es un componente insustituible para la industria de los fertilizantes. La materia prima se une principalmente a las rocas, cuyas existencias no se almacenan en Alemania ni en el resto de Europa. Por esta razón, la industria alemana depende de la importación de esta materia prima. En 2014, la Unión Europea añadió el fósforo a la lista de "materias primas críticas". Una forma de independizarse un poco de las importaciones es utilizar los compuestos de fósforo existentes de la forma más eficiente posible. Debido a su alta concentración en aguas residuales, la recuperación de fósforo de los lodos de depuración y la reducción de los límites de efluente en las plantas de tratamiento de aguas residuales es cada vez más importante.

Cada ciudadano alemán produce aproximadamente 1,8 g/habitante equivalente de fósforo al día. De ahí se derivan las concentraciones de entrada para las plantas de tratamiento de agua residual entre 5,0 y 15,0 mg/l en el fósforo total [Ptot]. El fósforo se compone de dos fracciones principales, la disuelta y la de partículas.

Filtro de arena HUBER Contiflow® CFSF 51: esquema de funcionamiento

Básicamente se distinguen dos variantes, la eliminación biológica y la fisicoquímica del fósforo. A continuación, se describen con más detalle los procesos fisicoquímicos. Los procesos físicos (sedimentación en el pretratamiento y el postratamiento del agua residual o en una filtración, p. ej., filtración de arena) al pasar por la planta de tratamiento de agua residual permiten la extracción de las partículas de fósforo. El fósforo disuelto prácticamente no se reduce sin la ayuda de productos químicos. Esta proporción se transforma casi completamente en ortofosfato inorgánico en el sistema de alcantarillado en el trayecto a la planta de tratamiento de agua residual. Para la retención de esta fracción es necesaria una transferencia al estado de partículas. Este proceso químico se denomina reacción de precipitación. La concentración de sustancias filtrables (SF) aumenta en el flujo de aguas residuales. Las reacciones de precipitación se pueden llevar a cabo en varios puntos de la planta de tratamiento de agua residual (precipitación previa, precipitación simultánea o posprecipitación).

Dependiendo del valor de control deseado y del producto químico utilizado (principalmente, sales de aluminio o hierro), se definen el punto de dosificación y la cantidad. Para un valor de efluente P ≤ 1,0 mg/l, se utiliza, p. ej., muy a menudo una precipitación simultánea en/antes de la fase biológica. Las sobredosis estequiométricas del precipitante se definen en función de la concentración reductora de fósforo en las aguas residuales. Esta relación se denomina factor beta. Cuanto mayor sea la diferencia entre la concentración de entrada y la concentración de salida requerida, mayor será la cantidad de precipitante que se debe dosificar.

En muchos casos, la introducción de una cuarta etapa de limpieza para la eliminación selectiva del fósforo es necesaria para obtener valores de efluente P ≤ 0,1 mg/l. De este modo, la filtración por floculación con filtros de arena HUBER CONTIFLOW® representa una tecnología de proceso eficiente. La filtración por floculación se entiende como la dosificación del precipitante en la entrada de un filtro de arena. Para que este proceso de eliminación de P sea rentable, la concentración de fósforo se reduce a <1,0 mg/l previamente mediante un proceso de precipitación precedente (p. ej., una precipitación simultánea).

Debido a la rápida velocidad de reacción del precipitante con el ortofosfato, el lecho filtrante del filtro de arena HUBER CONTIFLOW® puede utilizarse directamente como volumen de reacción para la conversión y retención de las partículas de fósforo. Se garantiza el cumplimiento estable de los valores de efluente de fósforo y SF.

Planta de filtración industrial: 6 filtros de arena HUBER Contiflow® CFSF 51

Descripción del funcionamiento

El filtro de arena HUBER CONTIFLOW® es un filtro de profundidad accionado por un flujo ascendente que, además de la filtración continua y la limpieza discontinua del lecho filtrante (1,0-2,0 mm de granulometría de arena), cumple con las más altas exigencias en términos de calidad del efluente. El filtro tiene una eficiencia muy alta, ya que el proceso de lavado de arena no requiere ninguna interrupción en la operación.

Dependiendo de las condiciones locales, se puede realizar un diseño en un tanque de acero inoxidable o en un depósito de hormigón. Gracias a su diseño modular y a sus diferentes tamaños estructurales, se pueden adaptar de forma óptima los caudales necesarios. Dependiendo de la calidad del efluente o de la concentración de alimentación requerida se pueden alcanzar velocidades de filtración de hasta 14,0 m/h.

El filtro de arena HUBER CONTIFLOW® se alimenta a través de un tubo de entrada. Esto conduce a un distribuidor de entrada dispuesto en forma de estrella en la zona inferior del filtro de arena. A partir de este punto, el agua residual a tratar fluye a través del lecho arenoso (la altura del lecho arenoso suele ser de 2,0 m) de abajo hacia arriba. Durante el flujo, los sólidos que se encuentran en las aguas residuales (sólidos, incluidas las partículas de fósforo) se retienen en la capa filtrante. El filtrado sale del tanque/depósito de hormigón a través de una presa de efluente en la parte superior del filtro.

Al aumentar la carga del lecho filtrante con sólidos, aumenta la presión de admisión necesaria para el flujo a través del filtro (Δhmax < 1200 mm). Cuando se alcanza un punto de conmutación por presión definido, los sólidos (incluido el fósforo en partículas) se transportan hacia arriba hacia la denominada unidad de lavado con la ayuda del elevador de presión de aire. Debido a las diferentes velocidades de hundimiento, tiene lugar la separación de las partículas sólidas de la arena del filtro.

Las partículas sólidas se lavan y separan por un pequeño flujo parcial del filtrado, la denominada agua de lavado. La arena limpia cae posteriormente sobre el lecho de arena. Se cierra el circuito del filtro de arena HUBER CONTIFLOW®. 

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