BR112021009688A2

BR112021009688A2 - Processo e instalação de recuperação de fósforo avançado

Info

Publication number: BR112021009688A2
Application number: BR112021009688-4A
Authority: BR
Inventors: Hans Rasmus Holte; Davy P.M. Ringoot
Original assignee: Cambi Technology As
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-08-31
Also published as: MX2021005854A; KR20240029120A; KR20210091786A; ZA202103424B; JP2022518330A; CN113165927B; WO2020104610A1; US12024454B2; CA3120017C; NZ776030A; CO2021006923A2; JP7177269B2; AU2019385688A1; CA3120017A1; CN113165927A; US20220017395A1; EP3883892A1; AU2019385688B2; SG11202104877TA; EP3883892B1

Abstract

processo e instalação de recuperação de fósforo avançado. um método e instalação para recuperar fosfato de um material de biomassa, o material de biomassa sendo adequadamente um lodo ativado residual de um processo de tratamento de águas residuais a montante, incluindo um processo de remoção de fósforo biológico. o método inclui um estágio de digestão anaeróbia e etapas para recuperar correntes independentes ricos em po4 e mg, ou ricos em po4 e nh4, aumentando assim a quantidade de p recuperado e evitando a formação de estruvita no digestor anaeróbico e equipamentos acessórios do mesmo, como tubos.

Description

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PROCESSO E INSTALAÇÃO DE RECUPERAÇÃO DE FÓSFORO AVANÇADO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere a um processo e instalação para recuperação de fósforo (P) de águas residuais em combinação com uma redução dos volumes de lodos e produção aumentada de biogás a partir de lodos. Em particular, a invenção se refere à remoção e recuperação adicionais de fósforo de lodos produzidos em uma instalação de tratamento de águas residuais compreendendo processos convencionais de remoção biológica de fósforo. Mais particularmente, a invenção se refere à remoção adicional de P do lodo produzido na remoção biológica convencional de fósforo e à recuperação do P na forma compactada como estruvita (MgNH4PO4.6H20), fosfato de cálcio (CaPO4), vivianita (Fe3(PO4)2.8H2O), fosfato de magnésio (MgPO4) ou semelhante.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Em vários mercados europeus, está sendo criado um quadro jurídico para recuperar o fósforo (P) das estações de tratamento de águas residuais. O fósforo é considerado um recurso limitado e é extraído em mercados politicamente instáveis. A Europa definiu alguns elementos químicos importantes que são considerados estratégicos e P é um deles.

[003] Normalmente, durante o tratamento de águas residuais, o P é concentrado no lodo da água residual e, portanto, a recuperação do P é focada na linha de tratamento do lodo. O P é removido do tratamento de águas residuais quimicamente por meio de precipitação com Fe ou Al, ou biologicamente pelos chamados processos Bio-P, isto é, Remoção Biológica Avançada de P (EBPR). Ao considerar a recuperação de P da linha de lodo, geralmente assume-se que o processo Bio-P é aplicado à linha de água residual.

[004] O Bio-P convencional é baseado na observação de que

2 / 26 algumas bactérias acumulam um excesso de poli-P em suas células quando expostas a certas condições. A fim de selecionar para o processo bio-P, é necessário: - expor a bactéria a condições anaeróbicas (sem O2 ou NO3/NO2) na presença de ácidos graxos voláteis (VFA). Isso leva à liberação de P armazenado (como orto-P) e absorção de VFA, que são convertidos em PHA (ácido poli-hidroxialcanoico). Durante condições anaeróbicas, também é liberado Mg. - expor a bactéria a condições aeróbias onde o PHA é consumido e o PO4-P (e Mg) é absorvido e armazenado como poli-P dentro da célula, - em uma instalação de EBPR, o lodo é normalmente reciclado através desses ciclos anaeróbicos e aeróbios em temperaturas ambientes, que - dependendo do clima e da estação - podem ser de 5°C a 40°C, mas em geral são de 10 a 20°C, resultando no crescimento da bactéria de EBPR, - quando adequadamente projetado e gerenciado, o resultado líquido é uma absorção de P das águas residuais e um lodo com um acúmulo de P no interior da massa celular. O conteúdo típico de P do material de biomassa resultante é de cerca de 5% em peso seco, em comparação com 1,5% paro lodo de não EBPR.

[005] Um processo de EBPR típico é representado na figura 1.

[006] Uma questão particular de preocupação em conexão com o lodo do processo de EBPR é a formação de estruvita. A estruvita é um cristal com fórmula química MgNH4PO4.6H20. É formado sempre que seus constituintes (PO43-, NH4+ e Mg2+) estão presentes em concentrações grandes o suficiente e o pH é alto o suficiente (> 8). A estruvita é frequentemente formada de forma indesejada ou não controlada em digestores anaeróbicos, onde os três constituintes acima são liberados do lodo; este é especialmente o caso do lodo de EBPR e isso pode levar a problemas enormes, com digestores

3 / 26 sendo preenchidos com estruvita, tubos e equipamentos sendo completamente bloqueados, com desgaste e rasgos excessivos etc.

[007] A digestão anaeróbia de lodo é uma tecnologia comum para a estabilização de lodo de água residual, como lodo de EBPR e para a produção de energia renovável. Durante o estágio de digestão anaeróbica, parte do P do lodo é liberado, mas uma quantidade substancial é precipitada junto com íons Mg ou Ca, que também são liberados durante a digestão. A eficiência da recuperação de P dos correntes de digestão anaeróbia é, portanto, geralmente bastante baixa e, portanto, a digestão do lodo de EBPR geralmente sofre de problemas de incrustação devido à formação de estruvita (MgNH4PO4) dentro não apenas dos digestores, mas também na tubulação e equipamentos circundantes.

[008] O documento US2014178281 descreve um método para remoção e recuperação de P de águas residuais e produção de complexos P inorgânicos incluindo reciclagem de digeridos, reciclando a corrente de desidratação final de volta ao pré-espessamento para misturar fósforo e nitrogênio.

[009] O documento US2013196403 descreve um processo e sistema para recuperar P de águas residuais, reciclando amônia de um digestor de volta para uma corrente de pré-espessamento, ainda usando um removedor de amônia.

[0010] O documento DE102005002066 A1 descreve um método para a obtenção de sais de fosfato, como estruvita de lodo estabilizada por: desidratação do lodo estabilizada, extração de um licor de lodo contendo fosfato pela introdução de amônia e/ou licor de processo quente no lodo estabilizada desidratada e precipitação de sal de fosfato de o licor de lodo contendo fosfato pela adição de um composto contendo íons metálicos.

[0011] O documento DE 10 2015 203 484 descreve a formação de estruvita em que Mg é adicionado na forma de um aditivo e, portanto, não por

4 / 26 depender da mistura de correntes de processo internas.

[0012] O documento US2010170845 descreve um processo onde o lodo ativado residual é separado para remover o P interno, pelo qual os líquidos pré e pós-desidratação são combinados para dar a mistura certa, enquanto o P é liberado pela fermentação do lodo primário. Esta citação é omissa sobre o uso de hidrólise térmica no lodo digerido. Além disso, os processos descritos baseiam-se na hidrólise biológica de um lodo primário com base no próprio lodo biológico enriquecido com P para prover uma fonte de VFAs.

[0013] O documento WO 2018036987 descreve um processo para recuperar P em uma instalação de tratamento de águas residuais com tratamento avançado de lodos, o processo incluindo i) remover biologicamente P do efluente (águas residuais), ii) separar água e lodos, iii) conduzir uma etapa de hidrólise anaeróbica de em pelo menos parte deste lodo, iv) realizar uma etapa de separação líquido/sólido dos efluentes da etapa iii), v) realizar tratamento avançado de pelo menos parte do lodo de iv), vi) recircular para a etapa iii pelo menos um parte do efluente líquido da etapa, e vii) recuperar o P presente no efluente da etapa iv). O processo também pode incluir uma etapa de digestão anaeróbica entre as etapas iv) e v). Esta citação é omissa sobre o fornecimento de uma etapa de desidratação após a etapa de digestão anaeróbia para a produção de uma corrente de concentrado líquido separada que é usada em uma etapa de remoção de fósforo, e também é silenciosa sobre a reciclagem de concentrado líquido de uma etapa de hidrólise térmica para a anaeróbica etapa.

[0014] Também é conhecido pelo documento US2009194476 a remoção de P de águas residuais de acordo com um processo que uso lodo primário como uma fonte de VFA através da fermentação do lodo primário. Este processo é pelo menos silencioso sobre a aplicação de hidrólise térmica a um lodo digerido e não é capaz de alcançar quaisquer benefícios em termos

5 / 26 de aumento da formação de biogás ou melhor desidratação, e não menos importante, ele só pode recuperar o P que é liberado como resultado de processos biológicos.

[0015] O documento US20140251902A1 descreve um método envolvendo a aplicação de hidrólise térmica à lodo digerido, seguida de desidratação do lodo hidrolisada em um produto de torta e um concentrado, do qual o concentrado é devolvido ao digestor. Nada é mencionado sobre o uso do concentrado para outros fins que não seja para devolvê-lo ao digestor, e o documento não trata de questões relativas à liberação ou recuperação de P do lodo.

[0016] O documento US5141646A, como vários outros documentos da técnica anterior, descreve processos para estabilização aeróbia de lodos de água residual seguida de hidrólise. Como seria de esperar que P solúvel fosse acumulado durante o tratamento aeróbio de lodo de EBPR, tais processos não seriam, como ponto de partida per se, relevantes no contexto da resolução do problema relevante para a presente invenção, ou seja, para promover a liberação total de P para um extraordinário alto nível. Além disso, por exemplo, o documento US5141646A é silencioso sobre a possível produção de qualquer VFA da hidrólise ou a possível liberação de P durante a hidrólise, assim como é silencioso sobre o possível uso do lodo hidrolisada para quaisquer fins de Bio-P.

[0017] Em conclusão, a técnica anterior se concentra principalmente na liberação de P do lodo de EBPR com o objetivo de minimizar os problemas de precipitação de estruvita em equipamentos a jusante. A técnica anterior, no entanto, não está focada na maximização da recuperação de P do lodo envolvida, por exemplo, no contexto do cumprimento de certos padrões mínimos de eficiência (por exemplo, pelo menos 50% de recuperação e/ou <2% P no lodo, conforme necessário pela legislação Alemã). Também de acordo com uma revisão recente (Phosphorus recovery from municipal

6 / 26 wastewater: An integrated comparative technological, environmental and economic assessment of P recovery technologies, L. Egle, et al. Institute for Water Quality, Resource and Waste Management, TU Wien, Karlsplatz 13/226, 1040 Viena, Áustria, The Centre for Water Resource Systems em TU Wien, Karlsplatz 13/222, 1040 Viena, Áustria) estabelece que “Para tecnologias de recuperação de P do sobrenadante do digestor, taxas de recuperação consideráveis de 10 a um máximo de 25%, com exceção do DHV Crystalactor® com taxas de recuperação de até 40%, só são alcançáveis em WWTPs com remoção biológica aprimorada de fósforo”. Em outras palavras, os processos da técnica anterior disponíveis só foram capazes de remover até 40% do P presente no lodo ou biomassa relevante, enquanto os métodos e instalações de acordo com a presente invenção permitem a remoção de pelo menos 50% do P presente no lodo ou biomassa relevante.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] É, portanto, um objetivo da presente invenção prover um processo e instalação que permitem extrair pelo menos 50% da carga de P do lodo e recuperá-la em uma forma contraída, como estruvita, CaPO4, MgPO4 ou semelhante.

[0019] É outro objetivo da presente invenção prover um processo e uma instalação que permitem extrair pelo menos 50% da carga de P do lodo sem fazer uso da adição de produtos químicos estranhos, por exemplo, na forma de diferentes fontes de amônia e íons metálicos.

[0020] É outro objetivo da presente invenção prover um processo e uma instalação que permitem maximizar a conversão de orgânicos em biogás (energia renovável).

[0021] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um processo e uma instalação que permitam otimizar o desempenho de desidratação de lodos e limitar a quantidade de torta de lodos que precisa ser descartada.

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[0022] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um processo e instalação que produza um biofertilizante estabilizado, higienizado e concentrado (lodo desidratada) com baixo teor de P. Na aplicação agrícola de lodo, os limites regulatórios superiores para a quantidade de P são normalmente a etapa limitante.

[0023] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um processo e uma instalação que sejam simples e fáceis de integrar em estações de tratamento de águas residuais existentes compreendendo a remoção biológica de P.

[0024] A fim de alcançar os objetos acima mencionados, a presente invenção combina elementos de vários campos diferentes de especialização: - “Linha de água” versus “Linha de lodo”: na ciência do tratamento de águas residuais é comum que engenheiros e cientistas se especializem tanto na linha de água quanto na linha de lodo. A especialização é resultado da diferenciação científica e tecnológica normalmente aplicada nas duas distintas linhas de tratamento. - “Biológico” versus “termoquímico”: o tratamento biológico de águas residuais e, especialmente, os processos Bio-P (conforme aplicado na produção de lodo de EBPR) requerem uma compreensão detalhada de microbiologia e química. Em contraste, o tratamento de lodos e, especialmente, o tratamento avançado que aplica a hidrólise térmica, requer um conhecimento detalhado de termodinâmica e termoquímica.

[0025] A presente invenção, portanto, representa uma combinação única de elementos e percepções de vários campos técnicos diferentes e vários campos de especialização (microbiologia, química, termoquímica, termodinâmica, etc.).

[0026] É esta combinação única de elementos e percepções que permite uma recuperação direcionada de > 50% da carga P do lodo, o que não foi possível com nenhuma das tecnologias da técnica anterior mencionadas

8 / 26 acima.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0027] Os objetos acima mencionados e outros objetos são resolvidos pela presente invenção da seguinte maneira.

[0028] Por conseguinte, em um primeiro aspecto da invenção, é provido um método para recuperar pelo menos 50% da carga de fosfato de um material de biomassa, o dito método compreendendo as etapas de: (a) contatar em um tanque de contato o dito material de biomassa juntamente com uma corrente de concentrado líquido (g2), de um modo preferido quente, da etapa (g), para a produção de um lodo misturado, (b) separar em uma unidade espessante o lodo misturado da etapa (a) em: um produto de lodo espessado concentrado (b1) com níveis reduzidos de P e Mg, e um concentrado líquido (b2) rico em P e Mg, (c) submeter o dito produto de lodo espessada (b1) a um estágio de digestão anaeróbica em um digestor anaeróbico para i) produzir uma corrente de biogás e um produto de lodo digerido e recuperar o dito biogás e ii) para a conversão de P organicamente ligado em P solúvel por degradação biológica de material orgânico, aumentando assim a possível taxa de recuperação geral de P, (d) separar em um primeiro estágio de desidratação o dito produto de lodo digerido em um primeiro produto de lodo digerido (d1) contendo partículas sólidas e um concentrado líquido (d2) rico em PO4-P e NH4-N, (e) transferir o dito concentrado líquido (b2) rico em P e Mg da etapa (b) e o dito concentrado líquido (d2) rico em PO4-P e NH4-N da etapa (d) para um processo de recuperação de fosfato para a produção de um sal de fosfato, (f) submeter o dito primeiro produto de lodo digerido (d1) da etapa (d) a um estágio de hidrólise térmica em uma unidade de hidrólise

9 / 26 térmica para converter as partículas sólidas do dito primeiro produto de lodo digerido (d1) pelo menos parcialmente em material orgânico solúvel, formando desse modo um produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado (f1), e para converter algum do P ligado orgânico e P ligado químico em P solúvel, aumentando assim a possível taxa de recuperação geral de P (lodo hidrolisado normalmente tem um pH baixo, como 3 a 6,5, tipicamente 5 a 6, o que pode contribuir para a solubilização de algum do P precipitado quimicamente, como FePO4, AlPO4, CaPO4, MgPO4, minerais de apatita e minerais semelhantes). (g) separar em um segundo estágio de desidratação o dito produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado (f1) em um segundo produto de lodo digerido e hidrolisado (g1), e um, de um modo preferido quente, corrente de concentrado líquido (g2) rico em ácidos graxos voláteis (VFA) e contendo o P adicionalmente liberado e, opcionalmente, material orgânico coloidal, (h) reciclar pelo menos uma porção do dito concentrado líquido (g2) resultante da etapa (g) para a etapa (a), por exemplo, para o tanque de contato da etapa (a).

[0029] Assim, em um método ou processo de acordo com a presente invenção, a liberação de P ocorre por meio de uma combinação de várias etapas: em um processo de remoção biológica de P a montante, no tanque de contato, no digestor anaeróbio e finalmente na unidade de hidrólise térmica onde P liberado é reciclado como P solúvel como parte da dita corrente de concentrado líquido (g2) para o tanque de contato. Isso permite, ao contrário da técnica anterior, a recuperação de 50% ou mais do P presente no material de biomassa.

[0030] Em uma modalidade do primeiro aspecto da invenção, o dito material de biomassa é lodo ativado por via úmida (WAS) produzida a partir de um processo de EBPR, a seguir também dita como lodo de EBPR. De um

10 / 26 modo preferido, o WAS contém 0,5-3,0% de DS (sólidos secos), de um modo mais preferido 0,8-2,0% de DS.

[0031] O dito processo de EBPR é de um modo preferido um processo de tratamento de águas residuais a montante e compreende: opcionalmente, submeter o afluente, ou seja, águas residuais, através de um tratamento primário para a captura de sólidos suspensos e material orgânico, opcionalmente em um clarificador primário, produzindo assim um lodo primário e, em seguida, passando o afluente através de um estágio anaeróbio em uma unidade anaeróbia, subsequentemente através de um estágio anóxico em uma unidade anóxica, então através de um estágio aeróbio em uma unidade aeróbia, como um tanque de aeração e, finalmente, através de um tratamento secundário para a captura de sólidos em suspensão, de um modo preferido em um secundário clarificador, separando assim o efluente limpo de um lodo ativado. Parte desse lodo ativado é devolvido ao estágio anaeróbio, e o restante é recuperado na forma de lodo ativado (WAS).

[0032] De acordo com a presente invenção, para que o material de biomassa, ou seja, lodo de EBPR, libere seu P armazenado, ele precisa ser colocado em condições anaeróbicas na presença de material orgânico (expresso como COD ou BOD), mais especificamente gorduras voláteis ácidos (VFA) e, opcionalmente, também material orgânico coloidal. Isto é conseguido em um tanque de contato, alimentado com lodo de EBPR, de um modo preferido lodo de EBPR sedimentado ou espessado, e VFAs providos a partir da corrente de concentrado líquido da segunda etapa de desidratação. Como explicado acima, o concentrado líquido da segunda etapa de desidratação também fornece P adicional liberado pela etapa anterior de hidrólise térmica.

[0033] Para que o processo ocorra o mais rápido possível e com a maior eficiência possível, pode-se adicionar calor, por exemplo, através da adição do concentrado de um modo preferido quente (g2). Realizar o processo

11 / 26 de liberação de P em temperatura mais alta dará origem a pelo menos os dois efeitos a seguir: - Possibilidade de reduzir o tamanho dos reatores de liberação - Melhor liberação de fósforo na forma solúvel.

[0034] Em outra modalidade de acordo com o primeiro aspecto, o método compreende adicionalmente reciclar pelo menos uma porção da dita corrente de concentrado líquido (g2) resultante da dita segunda etapa de desidratação da etapa (g) para a etapa de digestão anaeróbia da etapa (c). Isso resulta em um maior grau de conversão de matéria orgânica em biogás. O digestor anaeróbico tem um tempo de residência de 10-40 dias, tal como 15- 30 dias, de um modo preferido 20 dias. Embora todo o concentrado líquido possa ir para o tanque de contato, é melhor enviar apenas aquela quantidade, fornecendo a quantidade de VFA necessária para a liberação de P no tanque de contato e enviar o restante para o digestor para produção de biogás. Isso permite controlar a porção do concentrado que vai para o tanque de contato e adicionar apenas o necessário para a liberação do bio-P. Assim, a quantidade de VFA provida, e mais especificamente a razão de VFA para material de biomassa (lodo de EBPR), pode ser controlada controlando o corrente da corrente de concentrado líquido resultante da segunda fase de desidratação para o tanque de contato com a porção restante de esta corrente de concentrado líquido sendo direcionada para o digestor anaeróbico. Isso, mais uma vez, permite uma liberação biológica controlada de P do lodo de EBPR. Simultaneamente à liberação de P, também é liberado Mg do lodo de EBPR.

[0035] O VFA adicionado é absorvido pelo lodo de EBPR e convertido em PHA. Este material será em grande parte decomposto durante a digestão anaeróbica e convertido em biogás. Portanto, verificou-se que a adição de VFA ao tanque de contato e, opcionalmente, também ao digestor anaeróbico não representa necessariamente uma perda na produção de biogás - quando comparado ao envio de todo o concentrado líquido do segundo

12 / 26 estágio de desidratação para o digestor anaeróbico.

[0036] Em outra modalidade do primeiro aspecto, a etapa (g) compreende adicionalmente: - separar pelo menos uma porção do dito concentrado líquido (g2) em um produto de torta e uma corrente de concentrado líquido com teor de sólidos reduzido, e - reciclar o dito produto de torta para o estágio de digestão anaeróbia da etapa (c).

[0037] Em tal modalidade, nem todo P no concentrado da segunda etapa de desidratação será reciclado para o tanque de liberação. No entanto, qualquer P solúvel adicional acabará no concentrado da primeira etapa de desidratação, que é enviado para o reator de estruvita, de modo que a recuperação geral de P permanecerá a mesma.

[0038] Esta corrente de concentrado líquido com conteúdo reduzido de sólidos, isto é, sem material orgânico coloidal, é reciclada para o tanque de contato da etapa (a). Na verdade, verificou-se que nenhum material coloidal é necessário e, portanto, esta modalidade permite que nenhum material coloidal seja adicionado ao tanque de contato da etapa (a). Qualquer P solúvel não será removido pela remoção do material coloidal, portanto, qualquer P solúvel ainda terminará no tanque de contato.

[0039] A corrente de concentrado líquido (g2) resultante do segundo estágio de desidratação na etapa (g) contém grandes quantidades de COD solúvel na forma de VFA e outros compostos orgânicos, bem como material orgânico coloidal que é relativamente facilmente biodegradável. Como explicado acima, a corrente de concentrado líquido (g2) também conterá P. adicional. Esta corrente de concentrado líquido pode ser reciclada diretamente para o tanque de contato e para o digestor anaeróbico, a proporção dependendo da necessidade de VFA do tanque de contato, ou de acordo com para a modalidade particular acima, esta corrente pode ser adicionalmente

13 / 26 separada em um produto de torta que é enviado para o digestor anaeróbico e uma corrente de concentrado líquido com conteúdo reduzido de sólidos, isto é, um líquido sem sólido, com material orgânico principalmente solúvel que pode ser usado muito de forma eficiente para a liberação P no tanque de contato. A separação da corrente de concentrado líquido em uma torta e um concentrado líquido com conteúdo reduzido de sólidos é de um modo preferido conduzida por meio de uma centrífuga de disco. Outros equipamentos semelhantes podem ser usados.

[0040] Em outra modalidade do primeiro aspecto, o método compreende adicionalmente o uso de pelo menos parte do dito concentrado líquido (g2) do dito segundo estágio de desidratação, ou pelo menos parte da dita corrente concentrada líquida com conteúdo reduzido de sólidos para auxiliar o P e/ou remoção biológica de N em um processo de tratamento de águas residuais a montante, incluindo um estágio anaeróbio, para a produção do dito material de biomassa. Isso permite reduzir ou eliminar a necessidade de aquisição de fontes externas de carbono caras para o dito estágio anaeróbio. De um modo preferido, o dito processo de tratamento de águas residuais a montante é um processo de EBPR.

[0041] Em outra modalidade do primeiro aspecto, o método compreende adicionalmente prover um tempo de residência no tanque de contato da etapa de contato (a) de 1-3 horas. A corrente de concentrado líquido (g2) resultante do dito segundo estágio de desidratação da etapa (g) tem uma temperatura na faixa de 70-100°C. Assim, essa corrente também fornece calor ao tanque de contato e, ao elevar a temperatura média do lodo, a liberação de P é potencializada. Com VFA suficiente e calor disponível, um curto tempo de residência é suficiente para a liberação de P no tanque de contato. De um modo preferido, o tempo de residência (HRT) está no intervalo de 0,5 h a> 1 dia, por exemplo até 2 dias. De um modo mais preferido, o tempo de residência é de 1-3 horas, de um modo mais preferido

14 / 26 1,2-2,0 horas, por exemplo, 1,5 horas. Verificou-se que esta estreita faixa de tempo de residência dá os melhores resultados, pois permite nesta fase a liberação de até 25 - 35% do P armazenado no material de biomassa (EBPR- lodo).

[0042] Em outra modalidade do primeiro aspecto, o método compreende adicionalmente adicionar ao tanque de contato da etapa (a): um transbordamento da unidade espessante da etapa (b) e/ou lodo primário. De um modo preferido, este lodo primário é de uma instalação ou processo de tratamento de águas residuais a montante e contém 2-5% de DS. O transbordamento da unidade de espessamento é rico em VFA, enquanto o lodo primário permite um maior espessamento simultâneo, embora o processo não dependa dessas correntes adicionais. Ao adicionar lodo primário ao tanque de contato da etapa (a), a hidrólise desse lodo produz VFA para a liberação de P.

[0043] Na etapa de separação (b), o espessamento gravitacional ou mecânico do material de biomassa após a liberação de P biológico é conduzido. O lodo misturado do tanque de contato é separado em uma corrente de produto de lodo espessado concentrado e uma corrente de concentrado líquido rico em P e Mg. O espessamento gravitacional ou mecânico é de um modo preferido conduzido em um espessador de correia, espessante de tambor, prensa de parafuso ou centrífuga ou similar. O lodo espessado concentrado é então conduzido para a etapa de digestão anaeróbia, enquanto o rejeito do espessamento, ou seja, a corrente de concentrado líquido rico em P e Mg, é encaminhado para o processo de recuperação de fosfato para a produção de um sal fosfato.

[0044] O estágio de digestão anaeróbia na etapa (c) é um processo biológico que converte o material orgânico em biogás, ou seja, uma mistura de CH4 e CO2 e alguns gases residuais. Como resultado da conversão do material orgânico, outros constituintes celulares como P (como PO4-P),

15 / 26 nitrogênio N (como NH4-N) e minerais (por exemplo, Mg) são liberados e solubilizados. Normalmente, a digestão do lodo de EBPR muitas vezes sofre de formação de estruvita durante a digestão, pois todos os componentes principais (PO4-P, NH4-Ne Mg) estão presentes, no entanto de acordo com a presente invenção, a formação de estruvita é reduzida ou eliminada devido a uma quantidade substancial de Mg ePO4-Pé removido antes da digestão no tanque de contato e do processo de espessamento. Isso permite que a maior parte do PO4-P liberado permaneça na forma solúvel e, então, seja direcionado para o processo de recuperação de fosfato após o primeiro estágio de desidratação da etapa (d), ou seja, estágio de pré-desidratação.

[0045] O desempenho do digestor anaeróbio na fase de digestão anaeróbia em termos de conversão de matéria orgânica está na faixa de 40 a 60%, como cerca de 50%. Ao adicionar o estágio de hidrólise térmica da etapa (f), mais material orgânico pode ser convertido (50-80%) e mais fósforo ficará disponível para recuperação no processo de recuperação de fosfato.

[0046] O estágio de digestão anaeróbia produz uma corrente de biogás que é um combustível renovável que pode ser usado para produzir calor e eletricidade em motores a gás, turbinas ou células de combustível, ou atualizado para gás natural ou combustível veicular.

[0047] Após a digestão anaeróbia, o lodo digerido, ou seja, o produto não biogás, é separado da fase líquida no primeiro estágio de desidratação da etapa (d), ou seja, pré-desidratação. Esta primeira desidratação é de um modo preferido conduzida em um decantador, centrífuga, filtro prensa, prensa de rosca. Outros equipamentos tradicionais de desidratação podem ser usados. A primeira desidratação produz um primeiro produto de lodo digerido, ou seja, um primeiro produto de torta, contendo partículas sólidas. De um modo preferido, o conteúdo de partículas sólidas é 10-25% de DS, tal como 10-20% de DS, mais preferivelmente 16% -17% de DS. O primeiro produto de lodo digerido é então alimentado para o estágio de hidrólise térmica da etapa (f)

16 / 26 enquanto um concentrado líquido rico emPO4-P e NH4-Néenviado para o processo de recuperação de fosfato.

[0048] O estágio de hidrólise térmica da etapa (f) inclui o aquecimento do primeiro produto de lodo digerido formado no primeiro estágio de desidratação a temperaturas elevadas de 130–200°C, frequentemente 150-170°C, como 160°C, e pressões de 2 a 20 bar pressão, geralmente 4-8 bar, como 6 bar, que hidrolisará parte do material orgânico em material solúvel e coloidal. A hidrólise térmica também altera a natureza física do primeiro produto de lodo digerido, reduzindo sua viscosidade e melhorando sua “capacidade de desidratação”. Além disso, o sistema de hidrólise térmica converte o material não biodegradável em material solúvel e mais facilmente biodegradável. Durante a hidrólise térmica, também algum do fosfato remanescente, ou seja, parte do fósforo particulado remanescente, é solubilizado ou pelo menos convertido em material coloidal que termina na corrente de concentrado líquido que é recirculada para o tanque de contato na etapa de contato (a) e/ou o digestor anaeróbico no estágio de digestão anaeróbia (c).

[0049] O lodo tratado após a hidrólise térmica é enviado para o segundo e de um modo preferido estágio final de desidratação da etapa (g), ou seja, pós-desidratação, produzindo assim um segundo produto de lodo digerido e hidrolisado, ou seja, um segundo produto de torta, com uma torta de sólidos secos relativamente alto, a saber, 20-60% de DS, frequentemente 25-50% de DS, como 35-45% de DS. Esta segunda desidratação é conduzida de um modo preferido num decantador, centrífuga, filtro prensa, prensa de parafuso. Outros equipamentos tradicionais de desidratação podem ser utilizados, como filtros de correia, etc. Em uma modalidade particular, um polímero é adicionado ao segundo estágio de desidratação para controlar a qualidade da corrente de concentrado líquido.

[0050] Como explicado acima, a corrente de concentrado líquido

17 / 26 resultante da desidratação final da etapa (g) compreende algum do P ligado de outra forma orgânico e/ou P quimicamente ligado na forma de P solúvel (lodo hidrolisada tipicamente tem um pH baixo, tal como 3 a 6,5, normalmente 5 a 6, o que pode contribuir para a solubilização de algum do P precipitado quimicamente, como FePO4, AlPO4, CaPO4, MgPO4, minerais apatita e minerais semelhantes) e tem uma temperatura elevada, ou seja, na faixa de 70– 100°C.

[0051] Assim, o retorno total ou parcial dessa corrente ao estágio de digestão anaeróbia reduz a necessidade de energia para essa digestão anaeróbia. Levando em consideração também o aumento substancial na produção de biogás, o balanço geral de energia é significativamente melhorado.

[0052] Além disso, a reciclagem da corrente de concentrado líquido quente da desidratação final da etapa (g) para o tanque de contato na etapa de contato (a) não só aumenta a quantidade de P solúvel disponível, mas também aumenta a temperatura neste tanque, melhorando assim a eficiência da liberação de P, conforme já mencionado acima. Além disso, uma vez que parte dessa corrente tratada (após o espessamento) é alimentado como um lodo espessado concentrado para o estágio de digestão anaeróbia, isso também representa uma redução adicional da necessidade de calor do digestor anaeróbico. O calor na corrente de concentrado líquido da unidade espessante de lodo da etapa (b) é de um modo preferido recuperado por troca de calor com o lodo ativado úmido (WAS) produzida a partir de um processo de EBPR, isto é, o material de biomassa alimentado para o tanque de contato. O calor também pode ser recuperado por troca de calor com outra corrente no processo.

[0053] Em outra modalidade do primeiro aspecto, o dito processo de recuperação de fosfato para a produção de um sal de fosfato na etapa (e) compreende pelo menos as seguintes etapas de processo:

18 / 26 - submeter os ditos concentrados líquidos a um processo de cristalização em um reator de formação de estruvita - isolar quaisquer cristais de estruvita formados no dito reator de formação de estruvita por sedimentação ou tecnologia de ciclone.

[0054] Neste processo de recuperação de fosfato, todos as correntes ricas em fosfato são coletadas e tratadas para recuperar o fósforo valioso. Duas correntes principais são coletadas: - concentrado líquido da etapa de separação (b), ou seja, da unidade espessante, que é rica em P (PO4-P) e Mg, - concentrado líquido da primeira etapa de desidratação na etapa (d), rico emPO4-P e NH4-N. - além disso, alguns correntes internos da unidade espessante ou outro podem ser adicionados se eles forem ricos em um dos principais constituintes (PO4-P, NH4-N, Mg).

[0055] Mesmo se cada corrente separadamente não contiver o produto químico certo para a formação de estruvita, um método ou processo de acordo com a presente invenção contorna a necessidade de adição de produtos químicos estranhos para a formação de estruvita. Assim, o concentrado líquido da unidade espessante na etapa (b) carece de amônia (NH4-N), e o concentrado líquido da primeira etapa de desidratação na etapa (d) carece de Mg. Combinados, no entanto, as duas correntes contêm os produtos químicos certos para a formação de estruvita. Durante a formação da estruvita, a maior parte do PO4-P é removida. A amônia é removida apenas parcialmente, no entanto, a remoção da amônia pelo menos parcialmente compensa a liberação extra de amônia durante a digestão como resultado da conversão geral melhorada de orgânicos.

[0056] Em uma modalidade particular, o dito processo de recuperação de fosfato compreende adicionalmente uma etapa de desgaseificação para remover CO2 dos concentrados líquidos, isto é, fases líquidas, aumentando

19 / 26 assim o pH. Isso aumenta a produção de estruvita.

[0057] Em outra modalidade particular, o dito processo de recuperação de fosfato compreende adicionalmente as etapas de: - adicionar Mg adicional ao dito reator de formação de estruvita, e/ou - adicionar uma base ou um ácido ao dito reator de formação de estruvita.

[0058] Isso aumenta a cristalização da dita estruvita.

[0059] Consequentemente, as correntes de concentrado líquido misturado são ainda tratadas usando as seguintes etapas do processo: - desgaseificação: a desgaseificação remove CO2 da água e aumenta o pH, - reator de formação de estruvita: um reator de cristalização permite contato suficiente entre os produtos químicos e tempo para os cristais crescerem. Como sempre há um produto químico, com a presença de Mg sendo um fator limitante para a formação máxima de estruvita, esse produto químico é adicionado. Além disso, se necessário, algum controle de pH pode ser executado, - a estruvita formada é separada do líquido por sedimentação ou tecnologia de ciclone ou similar. As correntes de concentrado líquido tratado, após a formação de estruvita, são devolvidos à instalação de tratamento de águas residuais a montante para polimento.

[0060] Alternativamente, o fosfato também pode ser recuperado em outras formas químicas, dependendo da necessidade do mercado de fertilizante de P. Produtos alternativos de P são, portanto, MgPO4, CaPO4 ou similares. Consequentemente, uma solução possível é precipitar fosfato de cálcio pela adição de uma fonte de cálcio na frente de uma unidade de precipitação.

[0061] Em um segundo aspecto da invenção, também é provida uma

20 / 26 instalação para recuperar fosfato de um material de biomassa, de um modo preferido lodo ativado residual (WAS), a instalação compreendendo: - um tanque de contato para receber o dito material de biomassa e uma corrente de reciclagem de uma segunda unidade de desidratação, ou seja, a jusante da segunda unidade de desidratação, produzindo assim um lodo misturado, - uma unidade espessante para espessar a dito lodo misturado e, assim, produzir um produto de lodo espessado concentrado e uma corrente de concentrado líquido rico em P (PO4) e Mg, - um digestor anaeróbico para digerir o dito produto de lodo espessado concentrado, produzindo assim um corrente de biogás e um produto de lodo digerido, - uma primeira unidade de desidratação para desidratar o dito produto de lodo digerido, produzindo assim um primeiro produto de lodo digerido e uma corrente de concentrado líquido rico em PO4-P e NH4-N, - um reator de estruvita para receber o dito concentrado líquido rico em P e Mg, e o dito concentrado líquido rico emPO4-P e NH4-N, produzindo assim estruvita, - uma unidade de hidrólise térmica para hidrolisar o dito primeiro produto de lodo digerido, produzindo assim um produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado, - uma segunda unidade de desidratação para desidratar o dito produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado, produzindo assim um segundo produto de lodo digerido e hidrolisado e uma corrente de concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal, e - um conduto para conduzir pelo menos uma porção do dito concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal, para o dito tanque de contato para

21 / 26 contato com o dito material de biomassa.

[0062] Em uma modalidade do segundo aspecto da invenção, a instalação compreende adicionalmente um conduto para conduzir pelo menos uma porção do dito concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e material orgânico coloidal, para o dito digestor anaeróbico.

[0063] Em outra modalidade do segundo aspecto, a instalação compreende adicionalmente: - uma unidade de separação, de um modo preferido uma centrífuga de disco, para separar a dita corrente de concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e material orgânico coloidal em um produto de torta e uma corrente de concentrado líquido com conteúdo reduzido de sólidos, mas contendo o P solubilizado, - um conduto ou meio de transporte para conduzir o dito produto de torta para o dito digestor anaeróbico.

[0064] Em outra modalidade do segundo aspecto, o dito material de biomassa é lodo ativado residual (WAS) produzido em uma instalação de tratamento de águas residuais (WWTP) a montante, a dita instalação de tratamento de águas residuais compreendendo uma unidade anaeróbia (isto é, reator ou zona), unidade anóxica e unidade aeróbia seguida por um clarificador para a produção de um lodo ativado, um meio de reciclagem interna, por exemplo, um conduto de reciclagem interna para reciclar um licor misto da unidade aeróbia para a unidade anóxica, meios de reciclagem para retornar uma porção da dito lodo ativado como lodo ativado de retorno (RAS) para o unidade anaeróbia e meios para retirar uma porção da dito lodo ativado como a dito lodo ativado residual (WAS).

[0065] De um modo preferido, a unidade anaeróbia, a unidade anóxica, a unidade aeróbia e o clarificador são arranjados em série, como é típico em uma instalação de Remoção Biológica Avançada de Fósforo

22 / 26 (instalação de EBPR). Assim, adequadamente, a dita WWTP a montante compreende uma instalação de Remoção Biológica Avançada de Fósforo.

[0066] Em outra modalidade do segundo aspecto, a dita WWTP a montante compreende adicionalmente a montante da dita unidade anaeróbia, um clarificador primário para receber um afluente de água residual, capturando assim sólidos suspensos e material orgânico e formando assim um lodo primário. O lodo primário é assim produzido antes do tratamento biológico do processo de EPBR.

[0067] Assim, ocorre uma captação de P da água residual e um lodo com acúmulo de P no interior da massa celular. O material de biomassa resultante, aqui WAS, conterá 0,8% -2% de DS e um teor de P de cerca de 5% no DS, mais especificamente 2 a 6%, frequentemente cerca de 4-5%. A invenção permite extrair tanto quanto possível P do WAS e também maximiza a produção de energia.

[0068] Qualquer uma das modalidades do primeiro aspecto da invenção pode ser combinada com qualquer uma das modalidades do segundo aspecto.

[0069] Em um terceiro aspecto da invenção, também é provido um método de readaptação de uma instalação de tratamento de águas residuais existente, a dita instalação de tratamento de águas residuais compreendendo a remoção biológica de P, de um modo preferido EPRP, o dito método de readaptação compreendendo: - instalar um tanque de contato que está adaptado para receber: um conduto de entrada de material de biomassa, o dito material de biomassa sendo produzido na dita instalação de tratamento de águas residuais e um conduto de corrente de reciclagem de uma segunda unidade de desidratação localizada a jusante, o dito conduto de corrente reciclado transportando um concentrado líquido corrente rico em VFAs e P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal,

23 / 26 - instalar uma unidade espessante para engrossar um lodo misturado produzida no dito tanque de contato, - instalar um digestor anaeróbico para digerir um produto de lodo espessado concentrado produzido na dita unidade espessante, - instalar uma primeira unidade de desidratação para desidratar um produto de lodo digerido produzido no dito digestor anaeróbico, - instalar um primeiro conduto para transportar um concentrado líquido rico em P e Mg da dita unidade espessante, - instalar um segundo conduto para transportar um concentrado líquido rico em P e NH4-N da dita primeira unidade de desidratação, - instalar um reator de estruvita para a produção de estruvita, o dito reator sendo adaptado para receber como entrada qualquer um dos ditos primeiro e segundo conduto contendo o dito concentrado líquido rico em P ou rico em NH4-N, - instalar uma unidade de hidrólise térmica para hidrolisar um primeiro produto de lodo produzido na dita primeira unidade de desidratação, - instalar a dita segunda unidade de desidratação para desidratar o produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado produzido na dita unidade de hidrólise térmica, - instalar um conduto de corrente de reciclagem para reciclar a dita corrente de concentrado líquido rico em VFAs e P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal para o dito tanque de contato.

[0070] Qualquer uma das modalidades do primeiro aspecto e do segundo aspecto da invenção pode ser usada em conexão com a invenção de acordo com o terceiro aspecto.

[0071] A invenção oferece algumas vantagens claras em relação à técnica anterior: - o processo de contato remove uma parte do fosfato com

24 / 26 muito pouco esforço.

Também remove Mg do lodo, o que reduz o risco de formação de estruvita no digestor, - os VFAs necessários para a liberação de P são providos pelo concentrado (corrente) da desidratação final após a hidrólise térmica.

Os VFAs não são perdidos, mas convertidos em PHA, que é posteriormente convertido em biogás durante a digestão, - o processo pode ser executado com ou sem adição de lodo primário, portanto, não depende da fermentação de lodo primário como alguns outros processos, - o processo recicla o calor, o que melhora a eficiência do tanque de contato e permite um HRT mais curto - o processo libera P como resultado da atividade biológica anaeróbia do lodo de EBPR no tanque de contato (anaeróbico), bem como liberação de P devido à digestão anaeróbia e liberação adicional de P como resultado do processo de hidrólise térmica, - no geral, os processos maximizam a solubilização do fosfato e aumentam a quantidade de P que pode ser recuperado, recuperando 50% ou mais do P que está presente no lodo bruta (WAS), - o processo produz dois concentrados separados que individualmente não têm a capacidade de formação de estruvita.

No entanto, combinados, eles têm todos os constituintes para a formação de estruvita - o processo resulta em um balanço de energia muito eficiente.

O calor provido na etapa de hidrólise térmica é (parcialmente) reutilizado, devolvendo parte do concentrado quente de volta aos digestores.

Isso reduz a necessidade de energia extra do digestor e, além disso, ao retornar o material orgânico, a produção de biogás é aumentada - o processo melhora fortemente a capacidade de desidratação do lodo e reduz a quantidade de torta que precisa ser descartada; isso reduz o custo de descarte e aumenta o valor calorífico da torta (em base úmida)

25 / 26 - o processo usa ao máximo todos os compostos presentes no lodo (como matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, magnésio) e os converte em produtos valiosos - no geral, o processo é relativamente simples e direto e fácil de integrar nas estações de tratamento de águas residuais existentes. O conceito aplica elementos adicionais à infraestrutura existente da instalação. As tecnologias da técnica anterior são geralmente muito mais complexas e precisam de estágios de digestão separados ou múltiplos, múltiplos reatores de estruvita, etc.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0072] A Figura 1 mostra um processo de EBPR típico.

[0073] A Figura 2 mostra um esquema de processo de uma instalação de acordo com uma modalidade particular da presente invenção.

EXEMPLO

[0074] Um processo de acordo com o esquema provido na figura 2 é executado. Uma corrente 1 de lodo ativado residual (WAS) produzido em uma WWTP a montante (não mostrada) e contendo 0,8 a 2% de DS entra no tanque de contato 3 com um tempo de residência de 1 a 3 horas para liberação de seu P. armazenado. Para isso, a corrente de reciclagem 20’ da corrente de concentrado líquido 20 contendo COD solúvel como ácidos graxos voláteis (VFA) e P solúvel também é adicionado ao tanque de contato 3. Opcionalmente, uma corrente de lodo primário 2’, por exemplo, da WWTP a montante, e muitas vezes tendo 2-5% de DS, também é adicionado ao tanque de contato 3. Junto com a liberação de P, também o Mg é liberado do WAS.

[0075] Um lodo misturado 4 é formado, o qual é alimentado a uma unidade espessante 5, tal como espessante de correia, formando assim um lodo espessado concentrado 6 com nível de P e Mg reduzido e cerca de 5% de DS e uma corrente de concentrado líquido 7 rica em PO4 e Mg. Os lodos espessados concentradas 6 são submetidas a digestão anaeróbia em digestor

26 / 26 anaeróbio 8, tendo um tempo de residência de 15-30 dias, de um modo preferido 20 dias. Outra porção 20” da corrente de concentrado líquido 20 contendo ácidos graxos voláteis (VFA) também é adicionada ao digestor anaeróbico 8. Opcionalmente, o lodo primário 2” também é alimentado ao digestor 8. Isso resulta na produção de um produto de lodo digerido 9 e biogás (não mostrado).

[0076] O produto de lodo digerido 9 é separado em uma primeira unidade de desidratação 10 em uma corrente de concentrado líquido 11 rica em PO4-P e NH4-N e um primeiro produto de lodo digerido (primeiro produto de torta) 13 tendo 15-17% de DS. A corrente de concentrado líquido 7 rica em PO4 e Mg e a corrente de concentrado líquido 11 rica em PO4-P e NH4-N são combinadas como corrente comum 12 ou alimentadas independentemente a uma unidade de processo de recuperação de fosfato 22, incluindo adequadamente um reator de formação de estruvita, para a formação de estruvita como um produto valioso.

[0077] O primeiro produto de lodo digerido 13 é conduzido para uma unidade de hidrólise térmica 14 e cria um produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado 15 que é então alimentado para uma segunda unidade de desidratação 16. Esta unidade de desidratação (pós-desidratação), por exemplo, um decantador, produz um segundo produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado 17 com 35-40% de DS, que está pronto para incineração, secagem adicional ou outra forma de descarte e uma corrente de concentrado líquido 18 rico em COD solúvel, por exemplo, VFAs, bem como material orgânico coloidal.

[0078] Uma unidade de separação, de um modo preferido uma centrífuga de disco 19, é provida para separar pelo menos uma porção do dito concentrado líquido 18 em um produto de torta 21 que é reciclado para o digestor anaeróbico 8 e uma corrente de concentrado líquido 20 com conteúdo reduzido de sólidos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para recuperar fosfato de um material de biomassa, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) contactar em um tanque de contato o material de biomassa juntamente com uma corrente de concentrado líquido (g2) da etapa (g), para a produção de um lodo misturado, (b) separar em uma unidade espessante o lodo misturado da etapa (a) em: um produto de lodo espessado concentrado (b1) com níveis reduzidos de P e Mg, e uma corrente de concentrado líquido (b2) rica em P e Mg, (c) submeter o produto de lodo espessado concentrado (b1) a um estágio de digestão anaeróbia em um digestor anaeróbio para a produção de uma corrente de biogás e um produto de lodo digerido, e recuperar o biogás, (d) separar, em um primeiro estágio de desidratação, o produto de lodo digerido em um primeiro produto de lodo digerido (d1) contendo partículas sólidas e um concentrado líquido (d2) rico em PO4-P e NH4-N, (e) transferir o concentrado líquido (b2) rico em P e Mg da etapa (b) e o concentrado líquido (d2) rico em PO4-P e NH4-N da etapa (d) para um processo de recuperação de fosfato para a produção de um sal de fosfato, (f) submeter o primeiro produto de lodo digerido (d1) da etapa (d) a um estágio de hidrólise térmica em uma unidade de hidrólise térmica para converter as partículas sólidas do primeiro produto de lodo digerido (d1) pelo menos parcialmente em material orgânico solúvel, formando desse modo um produto de lodo termicamente hidrolisado (f1), (g) separar em um segundo estágio de desidratação o produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado (f1) em um segundo produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado (g1) e uma corrente de concentrado líquido (g2) rica em ácidos graxos voláteis (VFAs), P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal; separar pelo menos uma porção do concentrado líquido (g2) em um produto de torta e uma corrente de concentrado líquido com teor reduzido de sólidos; e reciclar o produto de torta para o estágio de digestão anaeróbica da etapa (c), (h) reciclar pelo menos uma porção da corrente de concentrado líquido (g2) resultante da etapa (g) para a etapa (a).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de biomassa é lodo ativado úmido (WAS) produzido a partir de um processo de EBPR e o WAS contém de um modo preferido de 0,5-3,0% de DS (sólidos secos), de um modo mais preferido de 0,8-2,0% de DS.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reciclar pelo menos uma porção da corrente de concentrado líquido (g2) resultante da segunda etapa de desidratação da etapa (g) para a etapa de digestão anaeróbia da etapa (c).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o uso de pelo menos parte do concentrado líquido (g2) do segundo estágio de desidratação, ou pelo menos parte da corrente concentrada líquida com conteúdo reduzido de sólidos para auxiliar a remoção de P biológico e/ou N biológico em um processo de tratamento de águas residuais a montante, incluindo um estágio anaeróbio, para a produção do material de biomassa.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente prover um tempo de residência no tanque de contato da etapa de contato (a) de 1-3 horas.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente adicionar ao tanque de contato da etapa (a) um transbordamento da unidade espessante da etapa (b) e/ou lodo primário.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o processo de recuperação de fosfato para a produção de um sal de fosfato na etapa (e) compreende pelo menos as seguintes etapas de processo: - submeter os concentrados líquidos a um processo de cristalização em um reator de formação de estruvita, - isolar quaisquer cristais de estruvita formados no reator de formação de estruvita por sedimentação ou tecnologia de ciclone.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de desgaseificação para remover CO2 dos concentrados líquidos, aumentando assim o pH.

9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: - adicionar Mg adicional ao reator de formação de estruvita, e/ou - adicionar uma base ou um ácido ao reator de formação de estruvita para aumentar a cristalização da estruvita.

10. Instalação para recuperação de fosfato de um material de biomassa, de um modo preferido lodo ativado residual (WAS), a instalação caracterizada pelo fato de que compreende; - um tanque de contato (3) para receber o material de biomassa e uma corrente de reciclagem de uma segunda unidade de desidratação (10), produzindo assim um lodo misturado, - uma unidade espessante (5) para engrossar o lodo misturado e, assim, produzir um produto de lodo espessado concentrado e uma corrente de concentrado líquido rico em P(PO4) e Mg, - um digestor anaeróbico (8) para digerir o produto de lodo espessado concentrado, produzindo assim uma corrente de biogás e um produto de lodo digerido, - uma primeira unidade de desidratação (10) para desidratar o produto de lodo digerido, produzindo assim um primeiro produto de lodo digerido e uma corrente de concentrado líquido rico em PO4-P e NH4-N, - um reator de formação de estruvita (22) para receber o concentrado líquido rico em P e Mg, e o concentrado líquido rico em PO4-P e NH4-N, produzindo assim estruvita, - uma unidade de hidrólise térmica (14) para hidrolisar o primeiro produto de lodo digerido, produzindo assim um produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado, - uma segunda unidade de desidratação (16) para desidratar o produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado, produzindo assim um segundo produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado e uma corrente de concentrado líquido rica em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e material orgânico opcionalmente coloidal, - um conduto para conduzir pelo menos uma porção do concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis (VFA), P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal, para o tanque de contato (3) para contato com o material de biomassa, - uma unidade de separação (19), de um modo preferido uma centrífuga de disco, para separar a corrente de concentrado líquido rica em ácidos graxo voláteis (VFA), P solubilizado, bem como material orgânico coloidal em um produto de torta e uma corrente de concentrado líquido com teor reduzido de sólidos, e - um conduto ou meio de transporte para conduzir o produto de torta para o digestor anaeróbico.

11. Instalação de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um conduto para conduzir pelo menos uma porção do concentrado líquido rico em ácidos graxos voláteis

(VFA), P solubilizado e material orgânico coloidal, para o digestor anaeróbico (8).

12. Método de readaptação de uma instalação de tratamento de águas residuais existente (WWTP) compreendendo remoção de P biológica, preferencialmente EPRP, a instalação de tratamento de águas residuais compreendendo uma unidade anaeróbia, unidade anóxica e unidade aeróbia e um clarificador disposto em série para produzir um lodo ativado, um meio de reciclagem interna para reciclar um licor misto da unidade aeróbia para a unidade anóxica, meios de reciclagem para retornar uma porção do lodo ativado como lodo ativado de retorno (RAS) para a unidade anaeróbia, e meios para retirar uma porção do lodo ativado como o lodo ativado residual (WAS), o método de readaptação caracterizado pelo fato de que compreende: - instalar um tanque de contato que está adaptado para receber: um conduto de entrada de material de biomassa, o material de biomassa sendo produzido na instalação de tratamento de águas residuais e um conduto de corrente de reciclagem de uma segunda unidade de desidratação localizada a jusante, o conduto de corrente de reciclagem transportando uma corrente de concentrado líquido rica em VFAs e P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal, - instalar uma unidade espessante para engrossar um lodo misturado produzido no tanque de contato, - instalar um digestor anaeróbico para digerir um produto de lodo espessado concentrado produzido na unidade espessante, - instalar uma primeira unidade de desidratação para desidratar um produto de lodo digerido produzido no digestor anaeróbico, - instalar um primeiro conduto para transportar um concentrado líquido rico em P e Mg da unidade espessante, - instalar um segundo conduto para transportar um concentrado líquido rico em P e NH4-N da primeira unidade de desidratação,

- instalar um reator de estruvita para a produção de estruvita, o reator sendo adaptado para receber como entrada o primeiro e segundo condutos contendo o concentrado líquido rico em P e rico em NH4-N, - instalar uma unidade de hidrólise térmica para hidrolisar um primeiro produto de lodo produzido na primeira unidade de desidratação, - instalar a segunda unidade de desidratação para desidratar o produto de lodo digerido e termicamente hidrolisado produzido na unidade de hidrólise térmica, - instalar um conduto de corrente de reciclagem para reciclar a corrente de concentrado líquido rico em VFAs e P solubilizado e opcionalmente material orgânico coloidal para o tanque de contato.

13. Método de readaptação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a instalação de tratamento de águas residuais existente compreende adicionalmente, a montante da unidade anaeróbia, um clarificador primário para receber um afluente de águas residuais, capturando assim sólidos suspensos e material orgânico e, assim, formando um lodo primário.