ES2264377A1

ES2264377A1 - Procedimiento para obtener un producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales.

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Publication number: ES2264377A1
Application number: ES200501008A
Authority: ES
Inventors: Miguel A. Quintana Samperio; Manuel F. Colmenarejo Morcillo; Angel Bustos Aragon; Rafael Borja Padilla; Maria Gema Garcia Gonzalez; Enrique P. Sanchez Hernandez
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2025-04-26
Also published as: ES2264377B1; ES2303436A1; ES2303436B1

Abstract

Procedimiento para obtener un producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales. Se propone un procedimiento para producir un producto con alta riqueza en estruvita con características fertilizantes, a partir de aguas residual es (ARs), tanto de fracciones líquidas como de licores digeridos procedentes del área de secado de Estaciones de Regeneración de Aguas Residuales (ERARs), de gran contenido en P y NH{sup,4+}. Este procedimiento consiste en las siguientes operaciones: a/ filtración y/o tamizado, b/ aireación de los licores; c/ precipitación del P y N, aportando el Mg necesario mediante una suspensión acuosa y/o disolución de un subproducto derivado de la fabricación de OMg mediante calcinación de magnesita; d/ crecimiento y cristalización de los núcleos formados en la operación anterior y e/ separación y secado de los gránulos así formados.

Description

Procedimiento para obtener un producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales.

Sector de la técnica

Procesos de Depuración/Regeneración de Aguas Residuales.

Procesos de Reciclaje de Residuos.

Procesos de Producción de Fertilizantes.

Estado de la técnica

Actualmente, están siendo investigados un buen número de procesos, para provocar la precipitación controlada de estruvita (fosfato amónico magnésico (MgNH_{4}PO_{4}\cdot6H_{2}O)) a partir de los licores, ricos en P y N, que se originan en procesos biológicos de eliminación de nutrientes de las aguas residuales (ARs). En efecto, puesto que, la composición de este mineral es aproximadamente de un 29% de P_{2}O_{5}, 5% de N amoniacal y 16% de oxido de magnesio, cuenta, en principio, con unas buenas características nutricionales, principalmente en fósforo (Richards, I.R.; Johnston, A.E. (2001). Effectiveness of different precipitated phosphates as phosphorus sources for plants. Research Project for CEEP., UK). Los problemas que aparentemente puede tener el uso de la estruvita como fertilizante son dos, uno su baja solubilidad en agua y el otro su costo. Respecto al primero se ha demostrado (Bunt, A.C., 1988. Media and mixes for container grown plants. Unwin Hyman, Kluwer Acad. Publishers. Dordrecht, The Netherlands, pp 332; Ghosh, G.K.; Mohan,K.S.; Sarkar, A.K., 1996. Characterization of soil fertilizer P reaction products and their evaluation as sources of P for gram (Cicer arietinum L,) Nutritional Cycling Agroecosystems. 46, 71-79) que la respuesta de algunos vegetales ha sido similar a la obtenida con otros productos fosfatados. En cuanto al segundo, el estudio económico, llevado a cabo por Münch et al. (Münch E.V., Barr K., 2001. Controlled struvite crystallisation for removing phosphorous from anaerobic digester side-streams. Water Research, 35 (1), 151-159), sobre un proceso que opera con Mg(OH)_{2}, al objeto de conseguir los valores pertinentes de pH y Mg:P en dichos licores, demuestra la viabilidad económica del proceso, a pesar de que el coste de reactivos supone aproximadamente el 36% de los costes de explotación. Prueba inequívoca, también de ello, es la existencia de una planta, funcionando actualmente a escala industrial, en Japón (Shimane Prefecture WWTP, Unitika Ltd), bajo patente. La estruvita obtenida es vendida como fertilizante especial para jardinería, huerta y frutales.

La formación de estruvita, en este tipo de licores, comprende dos fases: nucleación y cristalización (o crecimiento de cristales). La nucleación se completa en un tiempo corto, controlando el pH (8.0-9.0) y la concentración fónica, siendo la relación molar Mg:P determinante de la riqueza en estruvita del producto obtenido. Normalmente es necesario elevar el pH, mediante adición de NaOH o Mg(OH)_{2} o desgasificando por aireación; o incrementar la concentración del ion mas deficitario, que en este caso siempre es el Mg, o, lo mas frecuente, producir simultáneamente ambos efectos, dependiendo, siempre, de la calidad del agua considerada. En cuanto al crecimiento, el tamaño de los cristales se ve claramente influenciado por la velocidad de nucleación inicial, así como por el tipo y diseño del reactor-cristalizador, la agitación y por el tiempo de residencia de los cristales en el mismo.

La tabla 1 resume la investigación tecnológica, que actualmente se está desarrollando:

TABLA 1 Ejemplos de recuperación de P a "bench", piloto y "full" escala

Referencia	Escala	Fuente	Método	Eliminación-P
Waki et al., 1987		Licor del Digestor	Aeración	88% después de
				120 mins.
Somiya et al., 1989	Bench	Licores Sintéticos	Aeración/pH	>90% a
		de Digestor		pH 9.5
Ohlinger et al., 2000	Bench FBR	Licor del Digestor	Aeración + siembra	>80%
			de cristales
Kabdasli et al., 2000	Bench	Residuo de Textil	Aeración	\sim90% eliminación
				de NH_{3}
Lind et al., 2000	Bench	Orina Humana	Adsorción sobre	65-80% eliminación
			zeolita	de NH_{3}

TABLA 1 (continuación)

Referencia	Escala	Fuente	Método	Eliminación-P
Webb and Ho, 1992	Bench	Purines de Cerdo	MgSO_{4}/NaOH	-
Munch and Barr,	Reactor	Licores de	Aeración/pH/MgO	94%
2001	Piloto	Desecado	H_{2}
Matsumiya et al.,	Reactor	Licores de Filtro	Agua de Mar	>70%
2000	Piloto	Prensa
Battistoni et al.,	Piloto FBR	Licores de Filtro	Aeración	80%
1998		Prensa
Yamamoto et al.,	Reactor	Licor del Digestor	NaOH/MgCl_{2}	>90%
1988	Piloto
Sugimori et al.,	Reactor	Licor del Digestor	NaOH/MgCl_{2}	\sim90% eliminación
1995	Piloto r			a Mg:P=1.5
Battistoni et al.,	Full escala	Licores de Filtro	Aeración	61.7-89.6%
2000	FBR	Prensa		eliminación de
				PO_{4}^{3-}
Suschka et al., 2000	Bench/full	Licores de	Aeración	-
	escala	Desecado
Jaffer et al., 2001	Bench FBR/full	Licores de	NaOH/MgCl_{2}	97%
	escala	Centrifugado

Lista referencias tabla 1

Battistoni P., Pavan P., Cecchi F., Mata Alvarez J., 1998. Phosphate removal in real anaerobic supernatants: modelling and performance of a fluidised bed reactor. Water Science and Technology, 38, 275-283.

Battistoni P., Pavan P., Prisciandaro M., and Cecchi F., 2000. Struvite crystallization: a feasible and reliable way to fix phosphorus in anaerobic supernatants. Water Research, 34(11), 3033-3041.

Jaffer Y., Clark T.A., Pearce P., Parsons S.A., 2001. Assessing the potential of full scale phosphorous recovery by struvite formation. Water Research, submitted.

Kabdasli I., Tunay O., Ozturk I., Yilmaz S., Arikan O., 2000. Ammonia removal from young landfill leachate by magnesium ammonium phosphate precipitation and air stripping. Water Science and Technology, 41 (1), 237-240.

Lind B. B., Ban Z., Byden S., 2000. Nutrient recovery from human urine by struvite crystallization with ammonia adsorption on zeolite and wollastonit. Bioresource Technology, 73 (2), 169-174.

Matsumiya Y., Yamasita T., Nawamura Y. (2000).

Removal from sidestreams by crystallization of magnesium-ammonium-phosphate using seawater. Water and Environmental Management, 14 (4), 291-296.

Ohlinger K.N., Young T.M., Schroeder E.D., 2000. Postdigestion struvite precipitation using a fluidised bed reactor. Journal of Environmental Engineering, 126 (4), 361-368.

Somiya 1., Tsuno H., Yoshio M. (1989). Study of phosphorous and ammonia removal by struvite recovery. In Proc. 26th Ann. Conf. On Sewerage Research. Fulouka City, 400.

Sugimori N., Ito T., Nakamura T. (1994). Phosphorous removal from dewatering filtrate. In Proc. 31 st Ann. Conf. On Sewerage Research. Kobe City, 505.

Suschka J., Poplawski S. (2000). Phosphorous recovery laboratory scale experiments. Polish-Swedish seminar, May, 8pp.

Waki N., Kondo H., Nishida M. (1987). Study of phosphorous removal from digester supernatant by aeration. Journal of Water and Watewater, 29, 10-14.

Webb K.M., Ho G.E. (1992). Struvite (MgNH_{4}PO_{4}\cdot6H_{2}O). Water Science and Technology, 26, 2229-2232.

Yamamoto K., Mastsui R., Fuji M., Tanaka Y. (1998). Phosphorous recovery by MAP crystallization. J. PPM, Apr., 18.

En esta variedad de procesos se han basado los autores del nuevo procedimiento, que aquí se propone, pretendiendo cubrir de forma original y económica el campo de explotación de las ERARs y de reciclaje de los productos y subproductos que en ellas se originan.

Estos han obtenido, mediante ensayos de laboratorio (Quintana M., Colmenarejo M. F., Barrera J., Garcia G., Garcia E. and Bustos A., 2004. Use of a byproduct of magnesium oxide production to precipitate phosphorus and nitrogen as struvite from wastewater treatment liquors. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52 (2), 294-299.) realizados con licores procedentes del secado de los lodos de digestión, un producto (Fig.1) de gran riqueza en estruvita (>80%), empleando como reactivo de precipitación un subproducto, de baja ley en MgO y granulometría variable, que procede de la fabricación de MgO a partir de magnesita y que, a partir de ahora, denominaremos "A". Este subproducto también ha sido empleado por otros autores (J. M. Chimenos, A.I. Fernandez, G. Villalba, M.Segarra, A. Urruticoechea, B. Artaza and F.Espiell, 2003.Removal of ammonium and phosphates from wastewater resulting from the process of cochineal extraction using MgO-containing by-product. Water Research, 37(7), 1601-1607) para la depuración de aguas residuales, procedentes de la extracción de carmín rojo a partir de cochinillas, mediante un proceso físico-químico de precipitación, trabajando en discontinuo y con tiempos de residencia hidráulico mayores de 5h., utilizando el reactivo "tal como es". Según observaron, esta forma de empleo, dificulta enormemente la difusión del Mg y los iones hidroxilo, al formarse el precipitado sobre las partículas del subproducto. Como consecuencia de ello tuvieron que emplear dosis de Mg:P (3.5-4)de más de tres veces la estequiométrica, lo cual produce un lodo con gran numero de componentes, entre los cuales, y principalmente, se encuentran estruvita y periclasa.

La utilización de "A" como reactivo, en los licores procedentes de operaciones de digestión, supone, en si mismo, un aspecto relevante y diferencial, respecto a los procedimientos considerados en dicha tabla. Sin embargo, el aspecto mas innovador del procedimiento, que aquí se presenta, lo constituye su modo de utilización: en suspensión y/o en solución. Este modo de empleo facilita la reacción magnésica y permite obtener mayores y mejores rendimientos, de recuperación de P en forma de estruvita, que usándolo tal como se produce en fabrica, es decir, "tal como es" o, incluso, molido o tamizado (Quintana M., Colmenarejo M. F., Barrera J.,Garcia G., Garcia E. and Bustos A. 2004. Use of a byproduct of magnesium oxide production to precipitate phosphorus and nitrogen as struvite from wastewater treatment liquors. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52 (2), 294-299.), lo cual cambia, cualitativa y cuantitativamente, su aplicación y resultado industrial.

Descripción de la invención Breve descripción de la invención

El procedimiento, que se propone, para obtener un producto fertilizante de alto contenido en estruvita (MgNH_{4}PO_{4}\cdot
6H_{2}O), a partir de los licores digeridos procedentes del área de secado de ERARs o de fracciones liquidas procedentes de Ars con gran contenido en P y NH^{4+}, se basa en el empleo apropiado de un subproducto ("A"), de baja solubilidad, baja ley en MgO y granulometría variable, que procede de la fabricación de MgO, como reactivo suministrador de Mg y precipitante de estruvita. Dicho proceso comprende dos fases: una de precipitación (nucleación) de estruvita y otra de crecimiento (cristalización) de los gránulos obtenidos, procediendo seguidamente a su separación y desecación final. Dependiendo de la relación Mg:P utilizada y del estado físico de "A" elegido, en suspensión acuosa y/o en disolución, se puede condicionar cuantitativa y cualitativamente el producto obtenido y conseguir una gama de productos fertilizantes comercialmente competitivos.

Las ventajas de este procedimiento, respecto a otros similares (ver tabla 1), consisten, fundamentalmente:

1º/. En utilizar como reactivo el Mg extraído de un subproducto rico en este metal, con lo cual se obtiene un significativo ahorro económico frente a otros procedimientos, que utilizan reactivos convencionales como Cl_{2}Mg o Mg(OH)_{2}.

2º/. Por ser un material de baja solubilidad, y granulometría apropiada (aproximadamente el 90% tiene un tamaño
<0.2 mm), se puede utilizar preparado en suspensión, con lo cual, además de actuar como reactivo, sirve también como soporte para el mejor crecimiento de cristales. Dosificando "A", de esta manera, se obtiene, un producto de estruvita mas impurificado que si se emplea en solución.

3º/. En efecto, la solubilización de gran parte del Mg, presente en el subproducto en diversas formas minerales (periclasa, magnesita y dolomita), es la clave del procedimiento, aquí propuesto, por posibilitar la obtención de un producto de gran pureza en estruvita, similar a los conseguidos con procedimientos que utilizan reactivos convencionales.

Por todo ello, aquí se presenta, como objeto de patente, un procedimiento para obtener productos fertilizantes de lenta liberación, a partir de aguas residuales.

Descripción detallada de la invención

Los licores digeridos procedentes del área de deshidratación de ERARs municipales o las fracciones liquidas, previamente separadas, de otros tipos de aguas residuales de gran contenido, y relación favorable para precipitación de estruvita, en P y NH^{4+}, son, previamente y en caso necesario, sometidos a una filtración a través de filtros de arena y/o tamices, anillas, etc. o cualquier otro sistema capaz de eliminar aquellas partículas en suspensión que dificulten la eficacia del procedimiento. Seguidamente, y en el caso de los licores, se airean al objeto de eliminar el anhídrido carbónico disuelto y, por tanto, elevar el pH, lo cual, a su vez, puede producir natas y material flotante que se deben eliminar.

El efluente, ya filtrado y descarbonatado, pasa a un reactor de mezcla completa, o de lecho fluidizado, donde se le trata con el subproducto "A" como reactivo.

"A" proviene del material recogido en ciclones durante el proceso de calcinación de la magnesita. Es, por tanto, de granulometría variable, con un tamaño de grano máximo <2 mm. y con un 80% aproximadamente del material de tamaño <0.1 mm.. Según los resultados obtenidos, mediante difracción de rayos-X y análisis químico, esta compuesto por periclasa (aproximadamente del orden del 60%), magnesita (del orden 25%), dolomita, calcita, anhidrita y cuarzo, estando el contenido total de Mg expresado como MgO entre el 60-75% del total de "A", dependiendo de la fabricación llevada a cabo.

Según la dosis empleada, determinada por la relación molar Mg:P (>1.0), se conseguirá un mayor o menor aumento de pH, que debe estar comprendido entre 8.1-9 (preferentemente 8.5). Tanto esta relación como la forma de empleo del reactivo, en suspensión acuosa y/o en solución, condicionan la cantidad de producto obtenido, y su riqueza en estruvita, para un mismo tiempo de retención hidráulico.

Lógicamente, la dosificación del reactivo en solución es la que proporcionara mayor rendimiento y pureza de producto. La preparación de la solución se hará a partir de una suspensión de "A". Puesto que el Mg se solubiliza y difunde con mucha dificultad, cuanto mas fina sea la granulometría elegida para preparar la suspensión, es decir, a menor tamaño de partícula, mas rápida será su solubilización y, por tanto, su reacción con el PO_{4}^{-3} y el NH_{4}^{+}. Pese a la baja solubilidad de "A" los autores han conseguido alcanzar concentraciones de Mg en solución entre 500-600 mg.l^{-1}.

Por otra parte, una vez fijada la dosis y el tiempo de retención hidráulico de los licores (0.5-2.0 h) en el reactor, la forma de adición de "A", en suspensión o en solución, es el parámetro de mayor influencia en la producción y calidad de fertilizante, y el de residencia de los cristales en el tamaño de granulo obtenido. Los cristales de estruvita, de mayor tamaño, se separan bien en el propio reactor, controlando los flujos de licor y aire en los de lecho fluidizado y la agitación en los de mezcla completa, o bien fuera de él por decantación.

También puede plantearse el desarrollo del proceso en dos etapas: una de nucleación y otra de cristalización, realizadas cada una en el mismo reactor o en reactores independientes. En la primera, de mezcla completa, se alimenta con una fracción del licor o agua a tratar (entre el 2-20% del total) y la dosis correspondiente de reactivo, preferiblemente en forma de suspensión. En este caso, se operaría con tiempos de residencias hidráulico y de sólidos iguales (próximos a 0.5 h). En la segunda, operando en lecho fluidizado o mezcla completa, se alimenta, por un lado, con la, suspensión efluente de la etapa anterior, por otro, con la fracción de licor o agua residual restante y además con la dosis correspondiente de reactivo, preferiblemente en solución, efectuándose el crecimiento de los cristales a partir de los núcleos anteriormente formados, que actúan como soporte. El tiempo de retención hidráulico se ajustara, junto a la intensidad de agitación, entre 0.5-2 h., y el de sólidos se fijara en consonancia al tamaño adquirido (3-7 d.).

La lechada obtenida se seca por procedimientos convencionales (filtración, centrifugación, túnel de secado etc.). Tanto la fracción tamizada desechada, como la insoluble, en su caso, del subproducto "A" se pueden mezclar con el producto fertilizante obtenido, modificando así su calidad, si fuera necesario, en función del suelo o destino final asignado.

Según datos experimentales de laboratorio, obtenidos a partir de licores digeridos del área de secado, utilizando "A" como reactivo en solución, con una concentración obtenida de Mg de 500 mg.l^{-1} y en dosis correspondientes a una relación molar Mg:P de 1.6, se alcanzó en el reactor un valor de pH situado entre 8.2-8.5, dependiendo de la alcalinidad del agua tratada y la aireación previamente llevada a cabo. Los rendimientos en eliminación de P resultaron próximos al 90% y los cristales obtenidos una riqueza en estruvita mayor del 98% de la materia seca total, dependiendo, lógicamente, del nivel de P en las aguas tratadas y de su contenido en materia orgánica.

Sin embargo, procediendo de la misma manera, pero utilizando una suspensión de "A" al 5\textperthousand se consiguieron pHs entre 8.1-8.3, rendimientos de precipitación cercanos al 65% y un producto de riqueza en estruvita del orden del 85%.

Ejemplo

Se desarrollan dos ejemplos correspondientes a dos aguas diferentes: el primero relativo a licores de digestión procedentes del arrea de secado de una ERAR y el segundo a licores de digestión de purines de cerdo.

Ejemplo 1 Precipitación de estruvita con licores de digestión procedentes del arrea de secado de una ERAR

Para un caudal de 620 m^{3}.d^{-1} de licores digeridos de una ERAR biológica de tipo convencional, con contenidos de: 60 mg.l^{-1} de P, 20 mg.l^{-1} de Mg, 600 mg.1^{-1} de NH_{4}, 140 mg.1^{-1} de Sólidos en Suspensión, 2050 mg.1^{-1} de Alcalinidad y un pH de 7.5, el procedimiento para obtener un fertilizante con una pureza del 80% en estruvita sería:

1º: Aireación de los licores durante 20-30 minutos, mediante difusión de aire, al objeto de descarbonatarlos y eliminar sólidos en suspensión y natas por flotación. La eliminación de CO_{2} provoca un incremento del pH, hasta niveles próximos a 8.0. El equipo instalado incorpora una línea de aire de capacidad suficiente para abastecer las necesidades totales del proceso.

2º: Tratamiento del efluente en un reactor de lecho fluidizado (ver Figura 2) con Mg en solución y en concentraciones del orden de 500 mg.l^{-1}, preparado a partir de una suspensión al 2\textperthousand del subproducto "A", y en dosis correspondientes a una relación molar Mg:P de 1.6 para alcanzar un pH comprendido entre 8.3-8.5. Lo cual supone aproximadamente un caudal másico teórico del subproducto "A" entre 108-120 K.d^{-1}, dependiendo de su contenido en Mg (65-72% expresado como OMg). Puesto que, según datos obtenidos en laboratorio, el rendimiento de disolución de Mg en las suspensiones preparadas al 2\textperthousand o es del 63%, aproximadamente, el caudal másico real necesario de "A" está comprendido entre 170-190 K.d^{-1}.

3º: El reactor se dimensiona de manera que el tiempo de retención hidráulico no sea superior a las 2 h., en la zona de reacción, y que, en estado estacionario, tanto el caudal tratado como el de aire suministrado sean capaces de mantener en suspensión los cristales formados de tamaño < 1 mm (aproximadamente). Se establece, por tanto, una clasificación de las partículas en función del tamaño, y a lo largo de la altura del reactor, de manera que las más pesadas (cristales de tamaño próximo a 1 mm) sedimenten en su base y las más ligeras (núcleos) se dispersen en la zona alta. Estos últimos representan formaciones iniciales de estruvita, que sirven de soporte a las nuevas que se van originando y, por tanto, consolidando el crecimiento cristalino. Por lo cual, y para no ser arrastrados por el efluente fuera del reactor, en la zona de salida se dispone de una zona de decantación donde se tranquiliza el flujo y son reciclados a la zona de reacción.

4º: La lechada obtenida se seca por centrifugación, y, en su caso, mediante eras o túneles de secado. Procediendo de esta manera, y según los datos obtenidos en laboratorio, se obtendría una recuperación de P próxima al 90% (33,5 K.d^{-1}). En este caso, exclusivamente, en forma de estruvita. Por tanto, del orden de 265 Kg.^{-1} de producto fertilizante con una riqueza del 98% en dicho mineral.

5º: Simultáneamente, en el tanque de preparación de reactivo, se produce un depósito de material insoluble de "A" (60-70 K.d^{-1}) a eliminar o a mezclar, total o parcialmente y en función de las demandas previstas, con el fertilizante obtenido.

Ejemplo 2 Precipitación de estruvita con licores de digestión de purines de cerdo

Para un caudal de 250 m^{3}.d^{-1} de licores procedentes de un proceso de digestión anaeróbica de purines de cerdo con las características siguientes: DQO: 600-3000 mg.l^{-1}; Nitrógeno amoniacal: 500-2500 mg.l^{-1}; Fósforo: 300-600 mg.l^{-1}, Alcalinidad: 1000-2500 mg.l^{-1}; pH: 7.5-8.0; Sólidos en suspensión: 150-2500 mg.l^{-1}, el procedimiento para obtener un producto con una concentración de estruvita de mas de un 70% consiste en:

1º: Aireación de los licores durante 30 minutos, mediante difusión de aire, con el objeto de descarbonatarlos y eliminar sólidos en suspensión y natas mediante flotación. La eliminación del CO_{2} disuelto provoca un incremento del pH en 0.5-1.0 unidades, alcanzándose un pH de 8.0-9.0 rango óptimo para la producción de estruvita.

2º: Tratamiento del efluente en un reactor de lecho fluidizado (ver Figura 2) con Mg en solución y en concentraciones del orden de 500 mg, preparado a partir de una solución con una concentración de 2\textperthousand del subproducto "A", y en dosis correspondientes a una relación molar Mg:P de 1.6 para alcanzar un pH comprendido entre 8.3-8.5. Lo cual supone aproximadamente un caudal másico teórico de subproducto "A" de 216-480 Kg.d^{-1}, dependiendo de su contenido en Mg (65-72% expresado como MgO). Puesto que según datos obtenidos en laboratorio, el rendimiento de disolución de Mg en las suspensiones preparadas al 2\textperthousand es del 63%, aproximadamente, el caudal másico real necesario del subproducto "A" está comprendido entre 340-760 Kg.l^{-1}.

3º El reactor se diseña de manera tal que el tiempo de retención hidráulico, no sea superior a 2 h en la zona de reacción y que en condiciones de estado estacionario, tanto el caudal tratado, como el de aire suministrado, sean capaces de mantener en suspensión los cristales formados de tamaño < 1 mm aproximadamente. Se establece, por consiguiente una distribución de partículas a través del reactor de manera que las más pesadas (cristales de tamaño próximo a 1 mm), sedimenten en su base y las más ligeras (núcleos) se dispersen en la zona alta. Estos últimos, representan formaciones iniciales, de estruvita que sirven de soporte a las nuevas, que se van originando y por tanto consolidando el crecimiento cristalino. Por tal motivo y para no ser arrastrados por el efluente fuera del reactor, en la zona de salida, se ubica un decantador en el cual la turbulencia es eliminada y los sólidos precipitados regresan al reactor.

4º La lechada obtenida se seca por centrifugación y en su caso mediante eras o túneles de secado. Procediendo de esta manera, y según los datos obtenidos en el laboratorio, se obtendrá una recuperación de P próxima al 80% (60-120 Kg.d^{-1}). En este caso exclusivamente en forma de estruvita. La cantidad de producto que se obtiene es de 530-1200 Kg.d^{-1} de producto fertilizante con una riqueza del 87% en dicho mineral.

5º Simultáneamente, en el tanque de preparación de reactivo, se producirá un depósito de material insoluble de "A" (120-280 Kg.d^{-1}) a eliminar o a mezclar, total o parcialmente y en función de las demandas previstas con el fertilizante obtenido.

Descripción de las figuras

Fig. 1. - Microscopia óptica del Precipitado (muestra M-4) obtenido con MAGNA "PC" tamizado a 0.04 mm.

(relación Mg/P: 1.62) (Laboratorios CCMA-CSIC).

Fig. 2.- Diagrama del reactor a escala piloto para la obtención de estruvita. "A": subproducto magnésico. A_{a}: agua. A_{r}: agua residual. D_{D}: decantador. D_{p}: depósito de preparación. E_{f}: efluente. G: aire. P: producto de estruvita. R: reactor de lecho fluidizado.

Claims

1. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales, caracterizado por comprender las siguientes operaciones:

a): Filtrado y/o microtamizado y/o microfiltrado, en caso necesario, de los licores digeridos procedentes del área de secado de ERARs o de fracciones liquidas de ARs con gran contenido en P y NH_{4}^{+}.

b): Aireación, al objeto de descarbonatarles y elevar su pH hasta niveles próximos a 8.0, durante tiempos de retención hidraúlicos no mayores de 30 min.

c): Nucleación durante menos de 2 h. y cristalización de gránulos, de riqueza en estruvita mayor del 75%, hasta tamaños comerciales (superiores a 0.5 mm), durante un tiempo de retención menor de 7 días, mediante el tratamiento del efluente de la etapa anterior con el subproducto denominado "A", procedente de la fabricación de MgO a partir de la calcinación de magnesita y preparado en suspensión y/o en solución con concentraciones de Mg disuelto superiores a 500 mg.l^{-1}.

d): Concentración y desecación de los cristales obtenidos, mediante la aplicación de sistemas convencionales (centrifugación, filtración, túneles o eras de secado etc.).

2. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicación 1, caracterizado porque el proceso de nucleación y cristalización se efectúa en dos etapas, separándose ambas operaciones y realizándose en dos reactores.

3. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicación 1, caracterizado porque el proceso de nucleación y cristalización se efectúa en dos etapas, separándose ambas operaciones por fraccionamiento de la alimentación y/o la dosificación de "A", y realizando ambas en un reactor secuencial.

4. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicaciones 1 a 3 caracterizada por emplear dosis del reactivo "A", preparado en suspensión acuosa o en disolución, correspondientes a relaciones molares de Mg:P mayores a 1.00 y que, además, originen un pH, en los licores a tratar, comprendido entre 8.1-9.

5. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por utilizar el reactivo "A" en suspensión acuosa, preferentemente en concentraciones entre 2\textperthousand y 5\textperthousand, preferentemente al 2\textperthousand, preparado a partir de alguna de las diferentes formas posibles de "A": "tal como es", tamizado, o molido.

6. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicaciones 1, 2, 3 y 4 caracterizado por utilizar el reactivo "A" en solución obtenida por separación física de la fracción liquida de la sólida preferentemente por decantación, a partir de su suspensión en agua preparada según la reivindicación 5 y en concentraciones de Magnesio disuelto (Mg^{2+}) situadas dentro del intervalo 500-600 mg.l^{-1}.

7. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales según la reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por aprovechar la fracción sólida de "A" resultante de la reivindicación 6, mezclándola en diversas proporciones con el producto final obtenido para obtener otros productos fertilizantes de diferentes grados de riqueza en estruvita.

8. Procedimiento para obtener un nuevo producto fertilizante rico en estruvita a partir de aguas residuales en el que el proceso de nucleación y cristalización se efectúa en dos etapas según la reivindicaciones 2 y 3 caracterizado porque la nucleación se realiza la dosificación con el reactivo "A" en suspensión acuosa según la reivindicación 5 y la cristalización ser realiza con el reactivo "A" en solución según la reivindicación 6.