Desfosfatación de aguas residuales: ¿cómo reducir el cloruro férrico en las plantas de tratamiento?

1/ ¿Qué es la desfosfatación de las aguas residuales en una planta de tratamiento?

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La eliminación de la fosfatación en una planta de tratamiento es un proceso de tratamiento de aguas residuales con el objetivo de reducir la concentración de fósforo en el agua antes de su vertido en el medio natural. El fósforo es un nutriente esencial para las plantas, pero en exceso en las vías fluviales, puede provocar una sobreabundancia de nutrientes y provocar una proliferación excesiva de algas y plantas acuáticas. Esto puede provocar desequilibrios ecológicos, una disminución de la calidad del agua y la muerte de peces y otros organismos acuáticos por falta de oxígeno.

Al retener el fósforo, la eliminación del fosfato permite limitar los riesgos para la fauna y la flora en los ambientes acuáticos relacionados con el vertido de aguas residuales tratadas en los cursos de agua y, por lo tanto, contribuir a la preservación de la biodiversidad. Muchas normativas ambientales imponen límites estrictos a las concentraciones de fósforo en los efluentes liberados por las plantas de tratamiento.

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2/ ¿Eliminación biológica o química del fosfato?

Para cumplir con las restricciones reglamentarias, existen dos métodos principales para tratar el fósforo, solos o combinados:

• Desfosfatación química: Consiste en añadir reactivos (cloruro férrico u otros), que precipitan el fósforo en forma de sales insolubles que luego se eliminan con los lodos de depuradora.
• Eliminación biológica de fosfatos: Utiliza bacterias específicas capaces de absorber grandes cantidades de fósforo. Estas bacterias se integran en los procesos de tratamiento biológico.

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Su eficacia puede ser muy variable, ya que el rendimiento del tratamiento también depende de la variación de las cargas de aguas residuales y de las condiciones externas (temperatura, lluvia, pH...). La mayoría de las veces, se utiliza una combinación de estos dos métodos para mejorar la eficiencia de la eliminación de los fosfatos. Sin embargo, la regulación de las concentraciones de efluentes es cada vez más estricta y la estabilidad de la eliminación del fósforo plantea problemas a los operadores de las plantas de tratamiento. Incluso los sistemas de eliminación biológica de fosfatos eficaces a veces necesitan utilizar productos químicos para cumplir con los límites de efluentes. Sin embargo, la mayoría de los costes de la eliminación fisicoquímica del fósforo provienen de los reactivos utilizados, y un tercio de los costes están relacionados con la producción excesiva de lodo*.

Además del costo significativo, la eliminación química del fósforo representa una fuente importante de emisiones indirectas de gases de efecto invernadero. Por lo tanto, el potencial de calentamiento global de una instalación con eliminación puramente química del fósforo es un 5,2% superior al de una planta de tratamiento con eliminación biológica simple**, en el caso de una concentración de efluente de 0,5 mg p/L (límite de efluente propuesto en la futura directiva sobre el tratamiento de aguas residuales urbanas de la Comisión Europea de 2022***).

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3/ Reducir el uso de cloruro férrico mediante la gestión en tiempo real

Para reducir estos costos operativos y el impacto climático asociado del proceso de eliminación de fosfatos, existen soluciones para reducir el uso de productos de tratamiento y, al mismo tiempo, cumplir con los estándares actuales de residuos. Este es el caso de la solución Purecontrol, que ha desarrollado una nueva estrategia de dosificación de productos químicos para una eliminación fisicoquímica óptima del fósforo. Al utilizar un algoritmo de inteligencia artificial (IA) que controla las bombas de inyección de productos químicos en tiempo real, la solución Purecontrol permite estabilizar las concentraciones de efluentes y minimizar las dosis de productos químicos.

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Basándose en un modelo de la carga de aguas residuales entrantes y en el análisis histórico de la eficiencia de eliminación del fósforo, la solución simula escenarios para optimizar la inyección de productos químicos. Por lo tanto, la solución envía comandos automáticos en tiempo real a las bombas de inyección para aplicar la estrategia más eficaz: inyectar la dosis necesaria y suficiente en el momento óptimo. Al predecir el nivel de fósforo en la salida de la planta de tratamiento, Purecontrol ajusta el tratamiento de eliminación de fósforo de las aguas residuales para lograr los objetivos de reducción de productos y, al mismo tiempo, garantizar el cumplimiento de las descargas. De hecho, esto es lo que se ha establecido Gran metrópoli de Besancon durante 6 meses, y el resultado está ahí: 30% de ganancia en cloruro férrico.

En algunos casos, la reducción en el volumen de reactivos utilizados puede llegar incluso al 40%.

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Esta solución, que utiliza el aprendizaje por refuerzo, podrá ajustarse continuamente a las variaciones de los parámetros e incluso se adaptará a los cambios normativos. Durante los distintos proyectos para optimizar la eliminación de fosfatos con la solución Purecontrol, se ha reducido considerablemente el uso de productos químicos y, al mismo tiempo, se ha estabilizado el rendimiento.