{"id":12462,"date":"2019-01-01T17:27:22","date_gmt":"2019-01-01T17:27:22","guid":{"rendered":"https:\/\/lequia-udg.com\/2019\/01\/01\/taking-advantage-of-autotrophic-nitrogen-removal-potassium-and-phosphorus-recovery-from-municipal-wastewater\/"},"modified":"2024-05-29T14:57:33","modified_gmt":"2024-05-29T14:57:33","slug":"taking-advantage-of-autotrophic-nitrogen-removal-potassium-and-phosphorus-recovery-from-municipal-wastewater","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/2019\/01\/01\/taking-advantage-of-autotrophic-nitrogen-removal-potassium-and-phosphorus-recovery-from-municipal-wastewater\/","title":{"rendered":"Taking advantage of autotrophic nitrogen removal: potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater"},"content":{"rendered":"\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t

\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t\tAuthor: Sara Johansson \r\n\t\t\t\r\n\t\t\t<\/h4>\r\n\t\t

\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t\tTaking advantage of autotrophic nitrogen removal: potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t<\/h2>\r\n\t\t<\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Cada any s\u2019apliquen milions de tones de fertilitzant mineral als s\u00f2ls agr\u00edcoles. Tanmateix, tot i les grans p\u00e8rdues que es produeixen entre \u201cel camp i el plat\u201d, l\u2019aigua residual municipal encara \u00e9s un concentrat dels nutrients consumits per la societat i a la vegada una font de nutrients per al medi aqu\u00e0tic receptor. Fins ara, les depuradores convencionals s\u2019han centrat en eliminar els nutrients per evitar els seu efectes nocius sobre el medi ambient. La creixent conscienciaci\u00f3 sobre la naturalesa finita de la mat\u00e8ria primera per a fabricar fertilitzants est\u00e0 afavorint que es substitueixi l\u2019eliminaci\u00f3 per la recuperaci\u00f3. En la darrera d\u00e8cada s\u2019han implementat dues tecnologies per al tractament del licor resultant del fang digerit de depuradores, el \u201ccentrat\u201d: la precipitaci\u00f3 de f\u00f2sfor en forma d\u2019estruvita i la nitritaci\u00f3 parcial-anammox (PNA) com una alternativa eficient energ\u00e8ticament per a l\u2019eliminaci\u00f3 de nitrogen. No obstant aix\u00f2, ning\u00fa ha explorat l\u2019acoblament de totes dues. La tesi doctoral de\u00a0Sara Johansson<\/a><\/strong>\u2019 titulada\u00a0\u201cTaking advantage of autotrophic nitrogen removal: Potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater\u201d,\u00a0<\/strong>investiga ambdues rutes per aprofitar la PNA autotr\u00f2fica per a la recuperaci\u00f3 de productes rics en nutrients.<\/p>\n

 <\/p>\n

Ruta 1: Precipitaci\u00f3 indu\u00efda biol\u00f2gicament en els gr\u00e0nuls PNA<\/u><\/strong>\u00a0\u2013\u00a0<\/strong>Contr\u00e0riament a la precipitaci\u00f3 qu\u00edmica d\u2019estruvita, que s\u2019indueix per addici\u00f3 d\u2019una font de magnesi i controlant el pH amb stripping de CO2<\/sub>\u00a0per aeraci\u00f3 o a trav\u00e9s de l\u2019addici\u00f3 d\u2019una base, aquest proc\u00e9s \u00e9s indu\u00eft per gradients de pH i substrat creats per les propietats f\u00edsiques i qu\u00edmiques de la biomassa. La investigadora va cultivar gr\u00e0nuls amb un alt contingut de mat\u00e8ria inorg\u00e0nica en un reactor PNA d\u2019escala laboratori alimentat per centrat i el va caracteritzar qu\u00edmicament. L\u2019an\u00e0lisi espectrosc\u00f2pic va determinar que els gr\u00e0nuls tenien un contingut de 36% de P2<\/sub>O5<\/sub>, similar al de la roca de fosfat, i un rati Ca\/P proper al de la hidroxiapatita. La pres\u00e8ncia d\u2019hidroxiapatita cristal\u00b7lina es va confirmar per difracci\u00f3 de raigs X. L\u2019espectrometria va determinar que el contingut en metalls pesants complia amb els l\u00edmits de la Uni\u00f3 Europea per a fertilitzants, a m\u00e9s dels requisits per a la ind\u00fastria del f\u00f2sfor. A m\u00e9s a m\u00e9s, degut a l\u2019alt contingut de mat\u00e8ria inorg\u00e0nica dels gr\u00e0nuls cultivats, la seva eliminaci\u00f3 no interfereix ni amb les demandes de PNA del fang per a la inoculaci\u00f3 ni amb la bio-activitat del reactor; i el cultiu \u00e9s f\u00e0cil degut a la decantaci\u00f3 gravitacional. Com que el mineral es forma sense l\u2019addici\u00f3 de productes qu\u00edmics, aquesta ruta representa una alternativa innovadora per a recuperar f\u00f2sfor d\u2019aigua residual.<\/p>\n

 <\/p>\n

Ruta 2: Recuperaci\u00f3 de potassi f\u00f2sfor en forma d\u2019estruvita pot\u00e0ssica\u00a0<\/u><\/strong>\u2013\u00a0<\/strong>La precipitaci\u00f3 d\u2019estruvita pot\u00e0ssica ha d\u2019estar precedida per una fase d\u2019eliminaci\u00f3 del nitrogen, ja que l\u2019amoni t\u00e9 un efecte negatiu en la formaci\u00f3 d\u2019estruvita pot\u00e0ssica. En aquesta tesi s\u2019ha demostrat que el proc\u00e9s PNA \u00e9s adequat per a l\u2019eliminaci\u00f3 del nitrogen del centrat. Reactors a escala laboratori i planta pilot varen eliminar fins a un 85% d\u2019amoni, la qual cosa va permetre la formaci\u00f3 d\u2019estruvita pot\u00e0ssica. En la co-precipitaci\u00f3 d\u2019estruvita am\u00f2nica es va recuperar un producte multi-nutrient que contenia N, P i K. A banda, el consum de bicarbonat per la biomassa autotr\u00f2fica va reduir l\u2019alcalinitat en un 90%, la qual cosa supera amb escreix la capacitat d\u2019stripping<\/em>\u00a0del CO2<\/sub>\u00a0per aeraci\u00f3. Aix\u00ed, el proc\u00e9s PNA previ a la precipitaci\u00f3 d\u2019estruvita pot reduir dr\u00e0sticament la dosi d\u2019\u00e0lcali necess\u00e0ria per a controlar el pH. Malgrat que el potassi normalment \u00e9s un factor de creixement limitant en ecosistemes terrestres, no contribueix a l\u2019eutrofitzaci\u00f3 i, per tant, a difer\u00e8ncia del f\u00f2sfor i el nitrogen, no est\u00e0 regulat ni a nivell europeu ni nacional. De resultes, el dest\u00ed del potassi en depuradores no est\u00e0 ben documentat. En la tesi tamb\u00e9 es va dur a terme una campanya de mostreig de la l\u00ednia de fangs d\u2019una planta Bio-P amb l\u2019objectiu de fer un\u00a0mapping<\/em>\u00a0del flux de nutrients, especialment de potassi, i determinar on \u00e9s millor d\u2019implementar processos de recuperaci\u00f3. Els resultats indiquen que els tres macronutrients segueixen rutes diferents dintre de la planta. El potassi \u00e9s un i\u00f3 petit i es lixivia amb facilitat; el nitrogen pot agafar formes diverses, incloent estats gasosos; i el f\u00f2sfor en forma de fosfat t\u00e9 baixa solubilitat en aigua. Sara Johansson ha estimat que un 80% de la c\u00e0rrega di\u00e0ria d\u2019entrada de potassi abandona la planta en l\u2019efluent, mentre que un 85% del f\u00f2sfor d\u2019entrada acaba en la fracci\u00f3 de fangs i surt de la planta a trav\u00e9s dels bios\u00f2lids. Pel que fa al nitrogen, un 80% s\u2019elimina en la fase biol\u00f2gica en forma de nitrogen gas. Finalment, es va realitzar un balan\u00e7 de masses dels s\u00f2lids per calcular el flux de centrat de 198 m3<\/sup>\u00a0d-1<\/sup>\u00a0(<1% del fluxe d\u2019entrada de la planta) i un fluxe diari de 49 P–<\/sup>PO4<\/sub>3-<\/sup>, 241 N-NH4+<\/sup>\u00a0i 85\u00a0kg K+<\/sup>.<\/p>\n

 <\/p>\n

Actualment el proc\u00e9s PNA s\u2019implementa amb \u00e8xit com una alternativa d\u2019eliminaci\u00f3 de nitrogen del centrat eficient des del punt de vista econ\u00f2mic, energ\u00e8tic i de petjada de carboni. Aquesta tesi doctoral vol ampliar la perspectiva sobre les possibilitats del proc\u00e9s PNA en depuradores. Aix\u00ed, la naturalesa autotr\u00f2fica del proc\u00e9s en fangs fa que l\u2019stripping<\/em>\u00a0biol\u00f2gic del CO2<\/sub>\u00a0tingui una efici\u00e8ncia alta, mentre que les propietats fisicoqu\u00edmiques del fang granular indueixen la cristal\u00b7litzaci\u00f3 biol\u00f2gica. Per tant, l\u2019eliminaci\u00f3 autotr\u00f2fica del nitrogen pot comportar estalvis d\u2019energia i productes qu\u00edmica a la vegada que produir compostos rics en nutrients que poden ser retornats al s\u00f2l com a fertilitzant. No es pot negar, doncs, que el proc\u00e9s PNA pot contribuir a convertir les depuradores en biorefineries en el marc de l\u2019economia circular. A m\u00e9s, aquesta tesi tamb\u00e9 vol ampliar la discussi\u00f3 sobre la recuperaci\u00f3 de nutrients m\u00e9s enll\u00e0 del f\u00f2sfor i el nitrogen, i fer cr\u00e9ixer la conscienciaci\u00f3 sobre la depend\u00e8ncia de la importaci\u00f3 de minerals per fabricar fertilitzants i contribuir a un sistema de producci\u00f3 i consum d\u2019aliments molt m\u00e9s sostenible. La tesi s\u2019ha desenvolupat al grup de recerca LEQUIA de la UdG i a les instal\u00b7lacions de l\u2019empresa Aquafin (B\u00e8lgica) en el marc de la xarxa europea de doctorats industrials Marie Sklodowska Curie \u201cTreatRec<\/a>\u201d (Horizon 2020, GA 642904). Aix\u00ed, va ser dirigida pels\u00a0Drs Jes\u00fas Colprim<\/strong>\u00a0(UdG),\u00a0Ma\u00ebl Ruscalleda<\/strong>\u00a0(actualment a l\u2019empresa Createch360) i\u00a0Bart Saerens<\/strong>\u00a0(Aquafin).<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/i><\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/i><\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tInformaci\u00f3 addicional<\/a>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t
\n\n\n\n\n\n\n
Autor:<\/strong><\/td>\nSara Johansson<\/td>\n<\/tr>\n
Supervisor:<\/strong><\/td>\nDr Jes\u00fas Colprim (UdG), Dr Ma\u00ebl Ruscalleda (Createch360) and Dr Bart Saerens (Aquafin)<\/td>\n<\/tr>\n
Any:<\/strong><\/td>\n2019<\/td>\n<\/tr>\n
Universitat:<\/strong><\/td>\nUniversitat de Girona<\/td>\n<\/tr>\n
Enllaç:<\/strong><\/td>\nhttp:\/\/hdl.handle.net\/10803\/667585<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Author: Sara Johansson Taking advantage of autotrophic nitrogen removal: potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater Cada any s\u2019apliquen milions de tones de fertilitzant mineral als s\u00f2ls agr\u00edcoles. Tanmateix, tot i les grans p\u00e8rdues que es produeixen entre \u201cel camp i el plat\u201d, l\u2019aigua residual municipal encara \u00e9s un concentrat dels nutrients consumits per la … Taking advantage of autotrophic nitrogen removal: potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater<\/span>“>Continue reading Taking advantage of autotrophic nitrogen removal: potassium and phosphorus recovery from municipal wastewater<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"elementor_header_footer","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[68],"tags":[],"class_list":["post-12462","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-doctoral-theses_ca"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12462","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12462"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12462\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":12463,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12462\/revisions\/12463"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12462"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=12462"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=12462"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}