ELIMINACIÓN DE FOSFORO Eliminación de nutrientes es importante para evitar la eutrofización. El fosforo es el nutriente mas critico, ya que proviene de aguas domesticas (85%, detergentes, 15% agricultura) y es mas barato y eficaz que la eliminación de nitrógeno. Aparece como Ortofosfatos Ortofosfatos solubles y polifosfatos. Procesos de eliminación de Fosforo •
Precipitacio Precipitacion n química química
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Lodos activados
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Balsas de estabilización
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Osmosis inversa
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Electrodialisis
DESCRIPCION DEL PROCESO DE ELIMINACION DE FOSFORO
Dosificación de una sustancia de precipitación y mezcla completa con la corriente de aguas residuales. Reacción entre los cationes del precipitante y los aniones fosfato, así como otros aniones (reacción de precipitación). Desestabilización de los coloides contenidos en las aguas residuales y cohesión en microfloculos (coagulación) Formación de floculos. En este proceso puede incluirse sustancias en suspensión y coloides en los floculos. Separación de los macrofloculos por medio de sedimentación, floculación, filtración, o combinaciones de estos.
SUSTANCIAS PRECIPITANTES
Forman compuestos insolubles con lo iones polivalentes metálicos. Los mas usados el + , + , + , +en forma soluble o en disolución; eliminando 4− y − .
Quimico
Formula Quimica
Forma de entrega
Sulfato de aluminio
Granulado, polvo o cristalizado, solución
Ion efectivo Cantidad Forma de Dosificacion Observaciones en la de almacenaje precipitación dosificacion
+
Voluta de Silo deposito dosificación. de Bomba de disolución dosificación
161 mg/l
Al Cloruro de Aluminio
Solución aprox 40%
Solucion
+
+ , +
Tanque
Tanque
Bomba
Bomba
65 mg/l de
-
Contenido de Al mayor que contenido de Fe
Cloruro férrico (III) . 6
Fe (III)
Sulfato de hierro (III) (4 )
Solución de 30% - 40%
Solución al 40%
+
+
Tanque
Tanque
Polvo
+
Silo
Hidroxido de Calcio
Polvo
+
Silo
Cal
Bomba
79 mg/l 131 mg/l Aprox 97 mg/l (4 )
Cal – CaO
Bomba
Volumen de dosificación Sistema de de cal según disolución 50 – 150 mg/l capacidad con CaO de acidez y bomba valor de pH deseado Sistema de disolución 50 – 150 mg/l con bomba
REACCIONES DE PRECIPITACION
+ , + , + tienen comportamiento similar, no obstante el + es el mas usado en dosis de 10 mg/l, con rendimientos de 90%.
La cal es menos eficaz, en dosis de 500 – 700 mg/l con rendimientos de 50% a valores de pH de 10.5 – 11. La cal es el mas barato de los agentes de precipitación. Los mecanismos de eliminación del fosforo son: 3+ 24− → (4 ) ↓ + 4− → 4 ↓ + 4− → 4 ↓ El alumbre 4− .16 conduce a rendimientos de 95% en dosis de 200 – 250 mg/l, pero tiene alto costo, además se logra el 50% 60% de separación de compuestos orgánicos.
Combinaciones de cal y Fe3+ en proporciones de 100 – 150 mg/l y 2 – 5 mg/l conducen a rendimientos de 95%
Valor de pH: Solubilidad mas baja de 4 y 4 se da en el ámbito de pH de 5 – 5.5 y 6 – 7 respectivamente. La precipitación de fosforo se da en pH usuales de 6.6 – 8.5. En la pre precipitación con cal se requiere pequeñas dosis de cal, luego de la adición de cal debe existir al menos 0.5 mgCa/mgP en la precipitación simultanea.
PRECIPITACION PREVIA: Los precipitantes se introducen en el agua residual cruda antes del pretratamiento. Normalmente una combinación de cloruro férrico y cal con rendimiento de 95%, pH=10 (adicion de cal).
PRECIPITACION SIMULTANEA: El precipitante se agrega al tanque de aireación y se decanta junto con el lodo activado, mejorando la decantación y compactación en el clarificador secundario. La recirculación da mejor aprovechamiento. Se emplea en lagunas con aireación o no, en las no aireadas se recomienda usar cal para evitar formación de sulfuro de hierro.
PRECIPITACION SUCESIVA: Los reactivos se añaden al efluente del clarificador secundario, luego se coloca un clarificador adicional para tratar fosfatos precipitados, los rendimientos son superiores a las anteriores precipitaciones.
CALCULOS DE LAS CANTIDADES DE AGENTES PRECIPITANTES
Concentracion de en aguas residuales sin tratar = 10 /
Concentración de después del pretratamiento = 8 /
Concentración de menos la asimilación = 6 /
1% de 200 /
Agente precipitante 138 / de disolución de hierro III
= 1.5
= 2 /
Calculo de la cantidad necesaria de metal del modo siguiente: Hierro (55.85 g/mol) 55.85 / 1.5 = 2.7 / 30.97 / Aluminio (27 g/mol) 27 / 30.97 /
Calculo de la dosificación necesaria:
1.5 = 1.3 /
/ ∗. /
CONSUMO DE CAL: 1.5 veces la dureza debido al carbonato del agua residual (moles/ l de +)
CONSUMO DE + O +: = 0.5 log
En la que ԑ es el rendimiento de eliminación de fósforo [e=(Pi -Pf )/Pi , siendo Pi la concentración inicial de fósforo en el agua residual (moles de P/l)]; Pf la concentración final de fósforo después de la precipitación (moles de P/l]; C1 una constante que tiene un valor de 0,614 para el FeCl3 y 0,662 para el alumbre; y m la molaridad requerida del agente de precipitación (moles de Fe3+ o A13+/l). Despejando m:
m = P i 10( -C1)/0,5 ԑ
se aplican en el intervalo 0,45 <
ԑ
< 0,95.