{"id":13731,"date":"2024-11-27T09:48:03","date_gmt":"2024-11-27T09:48:03","guid":{"rendered":"https:\/\/lequia-udg.com\/2024\/11\/27\/towards-energy-neutral-wwtps-piloting-mainstream-partial-nitritation-ags-and-anammox\/"},"modified":"2025-07-18T07:56:29","modified_gmt":"2025-07-18T07:56:29","slug":"towards-energy-neutral-wwtps-piloting-mainstream-partial-nitritation-ags-and-anammox","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/2024\/11\/27\/towards-energy-neutral-wwtps-piloting-mainstream-partial-nitritation-ags-and-anammox\/","title":{"rendered":"Towards energy neutral WWTPs: piloting mainstream partial nitritation AGS and anammox"},"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\tTowards energy neutral WWTPs: piloting mainstream partial nitritation AGS and anammox\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t<\/h2>\r\n\t\t

\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t\tOriol Carb\u00f3 Monmany\r\n\t\t\t\r\n\t\t\t<\/h4>\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

Les estacions depuradores d\u2019aig\u00fces residuals (EDARs) tenen un rol crucial en protegir la salut p\u00fablica tractant l\u2019aigua residual abans d\u2019abocar-la al medi ambient. Tanmateix, les plantes de tractament convencionals consumeixen substancials quantitats d\u2019energia per abastar el proc\u00e9s. D\u2019acord amb estimacions, el tractament de l\u2019aigua residual representa un 3% del total del consum el\u00e8ctric global, amb gasos d\u2019efecte hivernacle i costos de tractament associats. Per afrontar aquests reptes, les EDARs estan adoptant tecnologies m\u00e9s eficients i utilitzant fonts d\u2019energia renovables, com el biog\u00e0s produ\u00eft en la digesti\u00f3 anaer\u00f2bia (AD) dels fangs. Tot i aix\u00ed, les EDARs encara tenen un consum net important d\u2019electricitat i s\u2019estan estudiant nous processos per aconseguir m\u00e9s efici\u00e8ncia i sostenibilitat en el tractament.<\/p>\n

Aquesta tesi aborda una nova configuraci\u00f3 a la l\u00ednia d\u2019aigua d\u2019una EDAR amb l\u2019objectiu de maximitzar la recuperaci\u00f3 d\u2019energia amb biog\u00e0s i minimitzar el consum energ\u00e8tic del tractament. Aquesta configuraci\u00f3 es basa en un primer reactor de fangs actius d\u2019alta c\u00e0rrega (HRAS) seguit d\u2019una eliminaci\u00f3 aut\u00f2trofa del nitrogen (N) en dues etapes. Al reactor HRAS, la mat\u00e8ria org\u00e0nica de l\u2019aigua d’entrada es redirigeix a la l\u00ednia de fangs per a maximitzar la producci\u00f3 de biog\u00e0s amb AD. A l\u2019eliminaci\u00f3 aut\u00f2trofa del N proposada, primer s\u2019implementa un reactor de biomassa aer\u00f2bia granular (AGS) adaptat a la nitritaci\u00f3 parcial (PN, PN-AGS) i seguidament un reactor anammox. En comparaci\u00f3 amb l\u2019eliminaci\u00f3 biol\u00f2gica del N convencional, el requeriment d\u2019oxigen pot reduir-se fins a un 63% i el consum de mat\u00e8ria org\u00e0nica per la desnitrificaci\u00f3 fins a un 100%.<\/p>\n

S\u2019ha utilitzat un reactor AGS de laboratori i s’ha dissenyat, constru\u00eft i operat una planta pilot a l\u2019EDAR de la Garriga per a provar la tota nova configuraci\u00f3 proposada. \u00danicament s\u2019ha fet servir aigua residual real de l\u2019EDAR. Els objectius de la tesi eren, primer, desenvolupar una estrat\u00e8gia robusta i replicable per aconseguir AGS tractant la sortida d\u2019un HRAS. Segon, adaptar el proc\u00e9s AGS per aconseguir PN, produint un efluent amb NO2<\/sub>–<\/sup> i NH4<\/sub>+<\/sup> per alimentar el final anammox. Seguidament, estudiar el comportament del final proc\u00e9s anammox quan l\u2019AGS est\u00e0 adaptat a la PN de forma estable i, finalment, quantificar el consum energ\u00e8tic i el potencial de recuperaci\u00f3 d\u2019energia de la nova configuraci\u00f3 vs. l\u2019EDAR de La Garriga, abordant la viabilitat energ\u00e8tica de la nova tecnologia.<\/p>\n

Al reactor AGS, una purga selectiva de dalt del llit de fangs decantats va demostrar ser una estrat\u00e8gia exitosa per sostenir la formaci\u00f3 de gr\u00e0nuls aerobis al sistema. Tanmateix, una completa granulaci\u00f3 de la biomassa no va ser crucial per al correcte funcionament del reactor. Mantenir una bona decantabilitat (SVI, < 100 mL\/g) amb una barreja de gr\u00e0nuls i flocs va demostrar ser suficient per eliminar la mat\u00e8ria org\u00e0nica i reprimir la formaci\u00f3 de NO3<\/sub>–<\/sup>. Es va aconseguir una PN estable a la l\u00ednia d\u2019aigua tractant l\u2019efluent d\u2019un HRAS. Es va reprimir l\u2019activitat dels bacteris nitrit-oxidants (NOB) gr\u00e0cies a la producci\u00f3 d\u2019\u00e0cid nitr\u00f3s lliure (FNA) al reactor. Al reactor anammox, es va aconseguir un efluent amb una qualitat adequada (i.e., TN < 8 mg\/L) controlant la conversi\u00f3 de la pr\u00e8via PN a ratios NO2<\/sub>–<\/sup>\/NH4<\/sub>+<\/sup> inferiors (0.8 g N\/g N) del te\u00f2ric 1.32 g N\/g N, implicant un requeriment d\u2019oxigen inferior. Finalment, d\u2019acord amb el balan\u00e7 energ\u00e8tic, es podria assolir un 44% d\u2019estalvi energ\u00e8tic (kWh\/m3<\/sup>) aplicant la nova configuraci\u00f3 basada en HRAS + PN-AGS + anammox.<\/p>\n

Aquesta tesi estava emmarcada en un doctorat industrial amb l\u2019empresa GS-Inima Environment. L\u2019empresa ha guanyat el coneixement i l\u2019expertesa en aquest nou proc\u00e9s i ara \u00e9s capa\u00e7 d\u2019escalar-lo a escala real en una planta de demostraci\u00f3. La nova configuraci\u00f3 basada en HRAS + PN-AGS + anammox s\u2019ha registrat i patentat sota el nom PROGRAMOX\u00ae<\/sup>.<\/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

Les estacions depuradores d\u2019aig\u00fces residuals (EDARs) tenen un rol crucial en protegir la salut p\u00fablica tractant l\u2019aigua residual abans d\u2019abocar-la al medi ambient. Tanmateix, les plantes de tractament convencionals consumeixen substancials quantitats d\u2019energia per abastar el proc\u00e9s. D\u2019acord amb estimacions, el tractament de l\u2019aigua residual representa un 3% del total del consum el\u00e8ctric global, amb gasos d\u2019efecte hivernacle i costos de tractament associats. Per afrontar aquests reptes, les EDARs estan adoptant tecnologies m\u00e9s eficients i utilitzant fonts d\u2019energia renovables, com el biog\u00e0s produ\u00eft en la digesti\u00f3 anaer\u00f2bia (AD) dels fangs. Tot i aix\u00ed, les EDARs encara tenen un consum net important d\u2019electricitat i s\u2019estan estudiant nous processos per aconseguir m\u00e9s efici\u00e8ncia i sostenibilitat en el tractament.<\/p>\n

Aquesta tesi aborda una nova configuraci\u00f3 a la l\u00ednia d\u2019aigua d\u2019una EDAR amb l\u2019objectiu de maximitzar la recuperaci\u00f3 d\u2019energia amb biog\u00e0s i minimitzar el consum energ\u00e8tic del tractament. Aquesta configuraci\u00f3 es basa en un primer reactor de fangs actius d\u2019alta c\u00e0rrega (HRAS) seguit d\u2019una eliminaci\u00f3 aut\u00f2trofa del nitrogen (N) en dues etapes. Al reactor HRAS, la mat\u00e8ria org\u00e0nica de l\u2019aigua d’entrada es redirigeix a la l\u00ednia de fangs per a maximitzar la producci\u00f3 de biog\u00e0s amb AD. A l\u2019eliminaci\u00f3 aut\u00f2trofa del N proposada, primer s\u2019implementa un reactor de biomassa aer\u00f2bia granular (AGS) adaptat a la nitritaci\u00f3 parcial (PN, PN-AGS) i seguidament un reactor anammox. En comparaci\u00f3 amb l\u2019eliminaci\u00f3 biol\u00f2gica del N convencional, el requeriment d\u2019oxigen pot reduir-se fins a un 63% i el consum de mat\u00e8ria org\u00e0nica per la desnitrificaci\u00f3 fins a un 100%.<\/p>\n

S\u2019ha utilitzat un reactor AGS de laboratori i s’ha dissenyat, constru\u00eft i operat una planta pilot a l\u2019EDAR de la Garriga per a provar la tota nova configuraci\u00f3 proposada. \u00danicament s\u2019ha fet servir aigua residual real de l\u2019EDAR. Els objectius de la tesi eren, primer, desenvolupar una estrat\u00e8gia robusta i replicable per aconseguir AGS tractant la sortida d\u2019un HRAS. Segon, adaptar el proc\u00e9s AGS per aconseguir PN, produint un efluent amb NO2<\/sub>–<\/sup> i NH4<\/sub>+<\/sup> per alimentar el final anammox. Seguidament, estudiar el comportament del final proc\u00e9s anammox quan l\u2019AGS est\u00e0 adaptat a la PN de forma estable i, finalment, quantificar el consum energ\u00e8tic i el potencial de recuperaci\u00f3 d\u2019energia de la nova configuraci\u00f3 vs. l\u2019EDAR de La Garriga, abordant la viabilitat energ\u00e8tica de la nova tecnologia.<\/p>\n

Al reactor AGS, una purga selectiva de dalt del llit de fangs decantats va demostrar ser una estrat\u00e8gia exitosa per sostenir la formaci\u00f3 de gr\u00e0nuls aerobis al sistema. Tanmateix, una completa granulaci\u00f3 de la biomassa no va ser crucial per al correcte funcionament del reactor. Mantenir una bona decantabilitat (SVI, < 100 mL\/g) amb una barreja de gr\u00e0nuls i flocs va demostrar ser suficient per eliminar la mat\u00e8ria org\u00e0nica i reprimir la formaci\u00f3 de NO3<\/sub>–<\/sup>. Es va aconseguir una PN estable a la l\u00ednia d\u2019aigua tractant l\u2019efluent d\u2019un HRAS. Es va reprimir l\u2019activitat dels bacteris nitrit-oxidants (NOB) gr\u00e0cies a la producci\u00f3 d\u2019\u00e0cid nitr\u00f3s lliure (FNA) al reactor. Al reactor anammox, es va aconseguir un efluent amb una qualitat adequada (i.e., TN < 8 mg\/L) controlant la conversi\u00f3 de la pr\u00e8via PN a ratios NO2<\/sub>–<\/sup>\/NH4<\/sub>+<\/sup> inferiors (0.8 g N\/g N) del te\u00f2ric 1.32 g N\/g N, implicant un requeriment d\u2019oxigen inferior. Finalment, d\u2019acord amb el balan\u00e7 energ\u00e8tic, es podria assolir un 44% d\u2019estalvi energ\u00e8tic (kWh\/m3<\/sup>) aplicant la nova configuraci\u00f3 basada en HRAS + PN-AGS + anammox.<\/p>\n

Aquesta tesi estava emmarcada en un doctorat industrial amb l\u2019empresa GS-Inima Environment. L\u2019empresa ha guanyat el coneixement i l\u2019expertesa en aquest nou proc\u00e9s i ara \u00e9s capa\u00e7 d\u2019escalar-lo a escala real en una planta de demostraci\u00f3. La nova configuraci\u00f3 basada en HRAS + PN-AGS + anammox s\u2019ha registrat i patentat sota el nom PROGRAMOX\u00ae<\/sup>.<\/p>\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":"

Autor: Oriol Carb\u00f3 Monmany<\/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-13731","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\/13731","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=13731"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13731\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":14565,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13731\/revisions\/14565"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13731"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13731"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lequia-udg.com\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13731"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}