Condado de Pima, AZ, Mejoras en el sistema de biosólidos de la WRF de Tres Ríos - Cuarta parte: Sistema de recuperación de nutrientes NuReSys

 

Escrito por Josh DiValentino

 

Fondo: El distrito del condado de Pima, AZ, opera un total de ocho plantas de tratamiento de aguas residuales. La Instalación de Recuperación de Agua de Tres Ríos (WRF) es la instalación centralizada de procesamiento de biosólidos para todas las plantas del Condado de Pima. Tres Rios WRF actualmente opera 24/7/365 a una capacidad de 30 MGD, con un flujo proyectado de 50 MGD en 2030. El proceso de la instalación es; BNR, digestión anaeróbica, deshidratación y aplicación terrestre de biosólidos.

La instalación de Tres Ríos ha luchado contra la acumulación de estruvita en tuberías y equipos después de la digestión anaeróbica durante muchos años. Se utilizó una combinación de adición de cloruro férrico en la corriente de proceso y agua de dilución en las líneas de retorno centralizado para retardar la acumulación de estruvita. En 2009, la instalación comenzó a recopilar datos para el tratamiento de la corriente lateral para precipitar la estruvita. Comenzando con el “panorama general”, se consideraron todas las opciones posibles, desde recolectar estruvita de arroyos centrados hasta secuestrar estruvita dentro del digestato. También se llevó a cabo un estudio piloto in situ para determinar los niveles de rendimiento que se podían esperar. En última instancia, los objetivos del proyecto eran detener los problemas de incrustaciones de estruvita, eliminar la necesidad de agregar cloruro férrico y agua de dilución y reducir la carga de retorno de fósforo a la planta. Esto llevó a que el proyecto avanzara para tratar el digestato y eliminar el fósforo secuestrando la estruvita producida dentro de los biosólidos.

 

El primer sistema NuReSys en América del Norte para la gestión de estruvitas: El proyecto se está entregando a través de un método de Gerente de Construcción en Riesgo (CMAR) a través de un proceso de licitación evaluado. Schwing Bioset, Inc. (SBI) fue seleccionado como proveedor del sistema en agosto de 2018. El objetivo principal es precipitar la estruvita dentro de la corriente de digestato para su eliminación con los biosólidos. Al convertir un mínimo de 85% del ortofosfato disponible en forma cristalina (o dejar no más de 50 ppm restantes en el efluente del reactor), la corriente de reciclado de fósforo de regreso al cabezal de la planta se rompe. Además, debido a la flexibilidad y el funcionamiento en dos etapas de la tecnología NuReSys, las demandas de energía también pueden minimizarse, lo que resulta en ahorros anuales significativos.

El diseño del sistema se finalizó mediante el contrato de diseño de CMAR con HDR Engineering. Durante el proceso de diseño, el condado de Pima, HDR y Schwing Bioset pudieron integrar varias características importantes en este diseño, el siguiente modelo detalla el concepto implementado:

NuReSys Nutrient Recovery System

Figura 1 - Modelo NuReSys del condado de Pima

Especificaciones del Sistema:

  • 300 gpm (400 GPM pico)
  • 7% Sólidos secos
  • 280 mg / l VO4-Alfiler
  • Conversión de 85% o menos de 50 mg / l PO4-P out

Como se señaló anteriormente, el sistema NuReSys emplea un proceso único de dos (2) pasos para precipitar la estruvita en un ambiente controlado y, opcionalmente, cosechar, ya sea en corrientes Digestate o Centrate. El primer paso es el ajuste del pH. En el CO2 Release Tank el sistema libera CO2 mediante aireación de burbujas gruesas para elevar el pH a las condiciones óptimas del proceso. El co2 El tanque de liberación también consumirá la mayor parte del magnesio que queda en el digestato, produciendo fosfato de magnesio y amonio (también conocido como MAP o estruvita) antes de que la adición química tenga lugar en el cristalizador. El segundo paso de cristalización dosifica MgCl2 según sea necesario para completar las reacciones de estruvita.

El sistema del condado de Pima está configurado actualmente para tratar el flujo de digestato que sigue a los digestores anaeróbicos. La estruvita precipitada luego se incorpora a los biosólidos y sale con la torta deshidratada. La Figura 2 a continuación ilustra esta configuración.

Digestate Process at Tres Rios

Figura 2 - Configuración de digestión de NuReSys

 

El sistema NuReSys en las instalaciones de Tres Ríos tiene dos características de diseño únicas que tanto el Distrito como la CMAR encontraron ventajosas durante el proceso de selección:

  1. CO dual2 Los tanques de descarga se ofrecieron como se muestra en la Figura 1 anterior. Normalmente se usa un solo tanque para ajustar el pH, sin embargo, en este caso, dividir el paso de aireación en dos tanques permitió una selección óptima del soplador (sopladores de tipo híbrido) y una mejor eficiencia de reducción. El resultado es un sistema altamente flexible que consume la menor cantidad de electricidad posible.
  2. Conversión futura a la configuración híbrida. El sistema está diseñado de tal manera que se puede convertir a una configuración híbrida simplemente volviendo a conectar y redirigiendo el flujo de las líneas Centrate (después de la deshidratación por centrifugación) al tanque de cristalización. Esta conversión permitiría al sistema recuperar hasta 90% de la estruvita producida (en comparación con la recuperación de hasta 50% posible con la configuración actual de Digestate), en caso de que la recuperación de estruvita sea de interés en el futuro. La Figura 3 a continuación ilustra cómo se puede reconfigurar el equipo en el futuro para operar en modo híbrido.

Hybrid Process at Tres Rios

Figura 3 - Configuración híbrida de NuReSys

 

A partir del otoño de 2020, el sistema está en pleno funcionamiento en modo Digestate y completa las comprobaciones finales de puesta en marcha. Más importante aún, el sistema cumple con los criterios de rendimiento especificados para PO4-P y Tres Ríos ha descontinuado su adición de Cloruro Férrico, así como las operaciones de agua de dilución. El sistema NuReSys también ha roto el circuito de retorno de fósforo a la cabecera. Todo combinado, el sistema le ahorrará al Distrito cientos de miles de dólares anualmente. Si bien existen numerosos sistemas NuReSys que operan en Europa, Schwing Bioset Inc. se enorgullece de nuestra primera instalación de NuReSys que servirá como buque insignia en América del Norte.

NuReSys Nutrient Recovery at Tres Rios

Figura 4 - Sistema NuReSys instalado en Tres Rios WRF

 

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Vea las historias anteriores del Proyecto del Condado de Pima de Josh aquí:

Parte uno: Bombeo de pastel

La segunda parte: Contenedores inferiores vivos

Parte tres: Deshidratación de prensa de tornillo móvil