ES2926156T3 - Agente para disminuir el contenido de fosfatos en aguas residuales - Google Patents

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Abstract

Se divulga un agente para reducir la concentración de fosfato en aguas residuales, que comprende, en relación con el peso total del agente, > 50,0 % en peso de carbonato de calcio y al menos 1,0 % en peso de una sal de hierro, teniendo el carbonato de calcio una solubilidad en agua. de menos de 20 mg/1000 ml a 25°C. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Agente para disminuir el contenido de fosfatos en aguas residuales
La presente invención se refiere a un agente para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales, un procedimiento para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales, así como el uso del agente para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales.
Para la reducción del contenido de fosfatos en las aguas residuales se conocen en principio la precipitación química de fosfato (precipitación P) mediante la adición de agentes precipitantes y la eliminación biológica del fósforo (eliminación P) mediante el metabolismo de los fosfatos en la biomasa del lodo activado.
La precipitación química de P se subdivide habitualmente en precipitación simultánea, precipitación previa y precipitación posterior.
Los fosfatos disueltos en sistemas acuosos - en particular los ortofosfatos - se pueden convertir en fosfatos no disueltos con la ayuda de agentes precipitantes adecuados y eliminarse del sistema acuoso como sólido junto con otros sólidos. Los fosfatos precipitados son entonces parte del lodo.
Los agentes precipitantes comunes son:
o Cloruros de hierro (FeCh o FeCh)
o Sulfato de cloruro de hierro (FeClSO4)
o Sulfato de hierro (II) / sal verde (FeSO4)
o Sulfato de aluminio (Ah(SO4)3)
o Cloruros de aluminio (AlCh)
o Policloruros de aluminio (Alx(OH)yClz)
o Aluminatos de sodio (NaAl(OH)4)
o Lechada de cal (Ca(OH)2),
en los que las sales de hierro y aluminio o las soluciones de estas sales se usan preferentemente como agentes precipitantes.
Si los agentes precipitantes se añaden directamente a la etapa de purificación biológica, entonces se habla de una precipitación simultánea. La precipitación simultánea es una reacción de precipitación en la que los iones disueltos en agua se convierten en un compuesto insoluble en agua mediante la adición de un agente precipitante. Además, la adición de los agentes precipitantes conduce a una mejor estructura del lodo y mejores propiedades de sedimentación. Por lo tanto, la precipitación simultánea se efectúa a menudo no solo por motivos de eliminación de nutrientes, sino también debido a la mejora del funcionamiento de la instalación, ya que por lo tanto se mejora la separación de lodos activados y aguas residuales purificadas en el clarificador secundario.
La precipitación previa se denomina la eliminación de fósforo de las aguas residuales mediante la conversión en sales metálicas no disueltas. Esta precipitación se efectúa antes de la fase biológica. Por ejemplo, el clarificador primario se puede utilizar para sedimentar los productos de precipitación.
El foco de la precipitación previa no es la precipitación de fosfatos en sí, sino el alivio de la fase biológica. Precisamente, las instalaciones de depuración obsoletas están sobrecargadas a menudo. Si la renovación se retrasa por diversas razones, los valores de efluentes actuales también se pueden cumplir en estas instalaciones con la ayuda de una precipitación previa. Los inconvenientes de este procedimiento son un volumen muy alto de lodo primario y un consumo muy alto de agentes precipitantes, en particular en forma de sales metálicas trivalentes.
En el caso de precipitación posterior, la precipitación de fósforo tiene lugar después de la clarificación posterior. En particular se utilizan sales metálicas trivalentes. La precipitación posterior garantiza valores de salida de fósforo muy bajos, pero el consumo de agente precipitante es muy alto. Además, es necesaria una separación aguas abajo de los flóculos resultantes a través de una etapa de filtración separada.
En la eliminación biológica de fósforo (abreviado: Bio-P), organismos acumuladores de polifosfatos (PAO) se llevan a una situación de estrés en un ambiente anóxico. Si estos microorganismos no tienen a disposición a oxígeno ni nitrato, las fuentes primarias de alimento se ven privadas y los microorganismos morirían. Para evitarlo, los microorganismos entregan los fosfatos almacenados en sus células en esta situación, con lo que se libera energía que utilizan para sobrevivir. Cuando los microorganismos se colocan a continuación en un ambiente aeróbico rico en oxígeno, reabsorben de nuevo el fosfato previamente entregado y almacenan aún más fosfato en sus células, con lo que se reduce el contenido total de fosfato en el agua.
En la práctica, la mayoría de las veces se usa una combinación de los diferentes procedimientos.
La solicitud JP 11319411 A da a conocer un agente de purificación de agua con alta solubilidad que es capaz de unir entre sí y precipitar fuentes ricas en nutrientes, contaminantes del agua y grupos bacterianos. El agente de purificación de agua comprende un polvo de conchas de molusco, preferentemente conchas de molusco de Hokkaido, en el que el agente de purificación de agua comprende además preferentemente un agente precipitante, en particular sulfato de aluminio. La proporción de conchas de molusco respecto a agente precipitante se debe situar preferentemente en el intervalo de 8/2 a 6/4. Para la purificación del agua, el agente de purificación de agua se debería añadir preferentemente al agua a purificar con una concentración de un 0,5 % en peso o menos, en base a las conchas de molusco. Alternativamente, el agente de purificación del agua también se puede añadir al agua a purificar en una cantidad de 12 a 13 kg por tsubo (3,3 m2). Para purificar el agua que contiene metales pesados se propone el uso de un agente precipitante, como el cloruro de hierro (III), después o junto con el agente purificador de agua del documento JP 11319411 A para precipitar los metales pesados.
La publicación señala que las conchas de moluscos se componen principalmente de carbonato de calcio, que, sin embargo, presenta una solubilidad en agua significativamente mayor que el carbonato de calcio comercialmente disponible, que se obtiene de la piedra caliza mediante purificación. Dicho más específicamente, la solubilidad de este carbonato de calcio debe ser de 40,59 mg/100 mg.
En el único ejemplo de la publicación, se realiza un test a un agente purificador de agua, compuesto por un 70 % en peso de conchas de molusco de Hokkaido y un 30 % en peso de polvo de sulfato de aluminio, para la purificación de agua de mar a una concentración de un 0,1 % en peso, referido al agua a purificar, y se constata una disminución en el contenido de fósforo total del original 1,4 mg/L a 0,1 mg/L o menos.
La solicitud JP 09-038414 A se refiere a un agente precipitante con una alta tasa de sedimentación que, cuando se agrega a las aguas residuales, forma grandes flóculos y facilita el tratamiento del lodo de clarificación. El agente de coagulación y sedimentación contiene dos tipos de carbonato de calcio, partículas gruesas con un diámetro de partícula promedio de 50-500 pm y partículas finas con un diámetro de partícula promedio de 1-30 pm. La relación en peso de las partículas gruesas y de las partículas finas está preferentemente en el intervalo de 2:1 a 40:1. La cantidad de carbonato de calcio es preferentemente de al menos un 60 % en peso. Además, el agente de coagulación y sedimentación contiene preferentemente una sal de aluminio soluble, una sal de hierro soluble o un agente precipitante polimérico de un sistema orgánico. En este contexto se mencionan a modo de ejemplo sulfato de aluminio, policloruro de aluminio, sulfato de hierro (II) y sulfato de hierro (III).
En los ejemplos de este documento se hace un test a un agente precipitante, compuesto de partículas de carbonato de calcio de grano grueso con un diámetro de partícula promedio de 100 pm, partículas finas de carbonato de calcio con un diámetro de partícula promedio de 3,1 pm, sulfato de aluminio, hidróxido de calcio y poliacrilamida, para purificar el agua sucia. Se ha observado una mejora en la filtrabilidad, el tamaño de los flóculos, la velocidad de sedimentación, la transparencia así como el pH del agua purificada, en comparación con el agua sucia no tratada. Sin embargo, de la publicación no se pueden extraer afirmaciones sobre el contenido de fósforo del agua sucia y/o del agua purificada.
El artículo "Nutrient removal and sludge production in the coagulation-flocculation process" de Aguilar M.I., Sacz J, Llorens, M., Soler, A. y Ortuno, J.F. en Water Research (2002), 36 (11), páginas 2910-2919 tratan sobre el tratamiento de aguas residuales de un matadero. Como agentes coagulantes se han usado Fe2(SO4)3, Ah(SO4)3 y policloruro de aluminio. Como agentes coagulantes se han utilizado sílice activada, carbón activado, carbonato de calcio precipitado (PCC), poliacrilamida catiónica, ácido poliacrílico, poliacrilamida aniónica y alcohol polivinílico, en los que solo se ha utilizado carbonato de calcio en combinación con Ah(SO4)3 o policloruro de aluminio. Para Fe2(SO4)3, se notifica una eliminación de ortofosfato de un 100 % y una eliminación total de fósforo de al menos un 99,53 % independientemente del agente auxiliar coagulante. Para Ah(SO4)3 se informa una eliminación de ortofosfato de un 100 % y una eliminación de fósforo en conjunto de al menos un 98,88 %, independientemente del agente auxiliar coagulante, en el que el uso de PCC como agente auxiliar coagulante proporcionó los peores resultados. Para el policloruro de aluminio se informa una eliminación de un 100 % del ortofosfato y una eliminación del fósforo en conjunto de al menos un 99,70 %, independientemente del agente auxiliar coagulante, en el que el uso de PCC como agente auxiliar coagulante conduce a resultados más deficientes que el uso de policloruro de aluminio sin un agente auxiliar coagulante adicional.
La publicación "Nitrógeno y fósforo en agua corriente", informe de trabajo del Comité ATV 2.1, correspondencia aguas residuales 11/87 trata sobre la necesidad de una oxidación extensiva de nitrógeno en las instalaciones de clarificación, la eliminación extensiva de nitrógeno en las instalaciones de clarificación y la necesidad de eliminación de fósforo en aguas corrientes. Respecto al origen de las cargas de fósforo en las aguas corrientes se parte de que la fracción predominante proviene de líneas puntuales de aguas residuales. Se declara: "Las cargas de fósforo introducidas en las aguas corrientes en la República Federal de Alemania se pueden reducirse a la mitad si se elimina el fósforo en todas las instalaciones de clarificación con un tamaño de conexión de equivalente habitante de más de 20.000. De este modo se disminuye el riesgo de fenómenos de eutrofización extrema. Desde el punto de vista de la conveniencia y la economía, el rendimiento de eliminación se debe graduar entre aproximadamente un 70 % y un 95 %, dependiendo del tamaño de la conexión respectiva, y en particular el rendimiento de los procesos de precipitación sin cloruro y sulfato, así como los procedimientos biológicos para la eliminación de fósforo, se debe aprovechar al máximo. Los efectos secundarios positivos asociados con la eliminación del fósforo contribuirían igualmente significativamente a la protección del agua.
El carbonato de calcio no se menciona en la publicación.
El modelo de utilidad CN 205328829 U da a conocer un dispositivo de tratamiento de aguas residuales para restaurantes, que comprende una zona para la retirada de fósforo que comprende una mezcla de piedra caliza y relleno de aluminio. Sin embargo, las sales de hierro no se mencionan en el modelo de utilidad.
El documento WO 2013/040716 A1 describe un procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen fosfato, en el que
a) se añade un primer catión a las aguas residuales para precipitar el fluorosilicato de las aguas residuales;
b) se añade un segundo catión a las aguas residuales para precipitar el fluoruro de las aguas residuales;
c) aumenta el pH de las aguas residuales para precipitar el segundo catión de las aguas residuales;
d) el sílice restante se retira de las aguas residuales y
e) Precipita el fosfato de las aguas residuales.
El paso a) comprenderá preferentemente elevar el pH de las aguas residuales a aproximadamente 2,0 para precipitar el fluorosilicato.
La adición del segundo catión debe comprender preferentemente la adición de piedra caliza.
La etapa e) debe comprender preferentemente la adición de un tercer catión y/o un cuarto catión para precipitar el fosfato como un análogo de estruvita, que debe comprender preferentemente fosfato de amonio ferroso.
No se pueden encontrar otras referencias a sales de hierro en la solicitud de patente. Otro documento relevante es el CN 107697976.
Por lo tanto, la presente invención tuvo el objetivo de demostrar mejores posibilidades de reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales, en particular en aguas residuales municipales e industriales. En particular, se deben encontrar posibilidades más efectivas para eliminar los fosfatos de las aguas residuales. A este respecto, las propiedades de las aguas residuales no deben verse afectadas negativamente, sino que se deben mejorar en la medida de lo posible. Además, las propiedades del lodo activado, en particular su comportamiento de sedimentación, no deben verse afectadas negativamente, pero se deben mejorar en la medida de lo posible. Además, se debe reducir la carga de fosfato de las aguas corrientes, en las que se introducen las aguas residuales a purificar, y se debe evitar en la medida de lo posible la fertilización excesiva de las aguas corrientes. Además, se ha pretendido una solución a estos objetivos que fuera lo más económica posible y que se pudiera implementar de la forma más sencilla posible.
Estos objetivos se consiguen mediante una facilitación de un agente para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales con todas las características de la reivindicación independiente 1.
La reivindicación 1 y las otras reivindicaciones independientes 9 y 13 (reivindicación de procedimiento y reivindicación de uso) comprenden las características esenciales de la invención. Otros modos de realización preferentes adicionales se encuentran en las reivindicaciones dependientes 2-8, 10-12, 14-15.
Dado que se proporciona un agente que, respectivamente referido a su peso total, comprende >50,0 % en peso de carbonato de calcio y al menos 1,0 % en peso de una sal de hierro, en el que el carbonato de calcio presenta una solubilidad en agua de menos de 20 mg/1000 ml de agua a 25 °C, es posible de modo y manera sorprendentes poner a disposición un agente para reducir el contenido de fosfatos en las aguas residuales, en particular en las aguas residuales municipales e industriales, que permite una eliminación más eficaz de los fosfatos de las aguas residuales. A este respecto, las propiedades de las aguas residuales no se ven afectadas negativamente, sino que se mejoran significativamente, en particular mediante el efecto tamponador del valor del pH del agente. Además, las propiedades del lodo activado, en particular su comportamiento de sedimentación, no se ven afectadas negativamente sino que mejoran significativamente. Además, la carga de fosfato en las aguas corrientes en las que se introducen las aguas residuales purificadas se reduce significativamente de acuerdo con la invención y se evita lo mejor posible la fertilización excesiva de las aguas corrientes. Además, se ha encontrado una solución extremadamente eficiente a los objetivos en los que se basa la invención, que se puede implementar de un modo y manera extremadamente sencillos.
Mediante el uso del agente de acuerdo con la invención se elimina más fosfato disuelto en las aguas residuales que en el caso de uso único de sales de hierro o aluminio. Además, el agente de acuerdo con la invención evita un descenso del valor del pH en el punto de adición, con lo que se puede precipitar más fosfato.
Además, el uso de sustancias corrosivas se reduce o incluso se evita lo mejor posible mediante el agente de acuerdo con la invención.
Otra ventaja de un modo de realización especialmente preferente del agente de acuerdo con la invención se puede ver en el hecho de que no representa mercancías peligrosas de acuerdo con el Acuerdo europeo relativo al transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera (ADR) y, por lo tanto, se puede manipular y utilizar de un modo y manera sencillos.
Además, el agente de acuerdo con la invención es especialmente respetuoso con el medio ambiente. De acuerdo con la invención, la salinidad del agua purificada es significativamente menor que en los procedimientos convencionales de purificación de aguas residuales.
Por consiguiente, el objeto de la presente invención es un agente para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales, en particular el contenido de ortofosfato.
En este contexto, aguas residuales es un término genérico para el agua procedente de diversas fuentes, que se lleva a través de instalaciones constructivas, y comprende en particular el agua de lluvia, en particular el agua de precipitación que corre por superficies pavimentadas; aguas sucias, en particular de agua contaminada ("modificada en sus propiedades o su composición") mediante el uso, que incluye en particular aguas grises (de acuerdo con EN 12056-1, aguas residuales libres de heces, ligeramente contaminadas, tal como, por ejemplo, se produce al ducharse, bañarse o lavarse las manos, pero también sale de la lavadora y puede servir para el tratamiento del agua de servicio o de proceso. También figuran entre ellas el agua de lluvia que cae del techo o balcón.); aguas negras (de acuerdo con ISO 6107-7:1997 aguas residuales domésticas con orina y/o sólidos fecales, en particular comprendiendo aguas amarillas (orina con agua de enjuague) y aguas marrones (heces, agua de enjuague y papel higiénico, sin orina)); aguas externas que ingresan en la canalización mediante daños constructivos.
Las aguas residuales se recolectan y transportan en el curso de la eliminación de aguas residuales en la canalización, generalmente se tratan en instalaciones de clarificación en Europa Central y luego se introducen en aguas que sirven como agua receptora o mediante infiltración, goteo o lluvia en las aguas subterráneas.
En el marco de la presente invención, las aguas residuales a purificar presentan habitualmente un valor de pH, medido a 25 °C, en el intervalo de 5,0 a 10,0, en particular en el intervalo de 6,0 a 9,0. Después del tratamiento de aguas residuales de acuerdo con la invención, el valor de pH del agua purificada, medido a 25 °C, se sitúa preferentemente en el intervalo de 5,0 a 10,0, en particular en el intervalo de 6,0 a 9,0.
Los fosfatos son las sales y ésteres del ácido ortofosfórico (H3PO4). En un sentido más amplio, los condensados (polímeros) del ácido ortofosfórico y sus ésteres también se denominan fosfatos. En todos estos compuestos, el fósforo está presente en etapa de oxidación (V).
La determinación del contenido de fosfatos en las aguas residuales, en particular del contenido de ortofosfatos, se puede realizar de manera en sí conocida. Una determinación del contenido de fosfatos en las aguas residuales, en particular del contenido de ortofosfatos, por medio de tests fotométricas disponibles en el mercado ha demostrado ser particularmente útil. Alternativamente, la determinación del contenido de fósforo también se puede realizar por medio del ICP-OES.
El agente de acuerdo con la invención para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales comprende, respectivamente referido a su peso total,
> 50,0 % en peso, preferentemente > 60,0 % en peso hasta un 99,0 % en peso, especialmente preferentemente > 60.0 % en peso hasta un 80,0 % en peso, en particular un 65,0 % en peso hasta un 75,0 % en peso de carbonato de calcio y
al menos un 1,0 % en peso, preferentemente al menos un 10,0 % en peso, de manera especialmente preferente un 20.0 % en peso a <40,0 % en peso, en particular un 25,0 % en peso a un 35,0 % en peso de una sal de hierro.
La proporción en peso de carbonato cálcico y sal de hierro juntos en el agente de acuerdo con la invención es de forma especialmente preferente > 51,0 % en peso, preferentemente > 60,0 % en peso, convenientemente > 70,0 % en peso, aún más preferentemente al menos un 80,0 % en peso %, muy particularmente preferente al menos un 90.0 % en peso, en particular al menos un 99,0 % en peso. En el marco de un modo de realización especialmente preferente de la presente invención, el agente de acuerdo con la invención consiste exclusivamente en carbonato de calcio y al menos una sal de hierro.
La solubilidad en agua del carbonato de calcio a 25 °C es inferior a 20 mg/1000 ml de agua, preferentemente menor de 16 mg/1000 ml de agua, de forma especialmente preferente menor de 15 mg/1000 ml de agua, de forma muy especialmente preferente menor de 14 mg/1000 ml de agua, favorablemente menor de 12 mg/1000 ml de agua, preferentemente menos de 10 mg/1000 ml de agua, aún más preferentemente menor de 8 mg/1000 ml de agua, en particular menor de 7 mg/1000 ml de agua.
La solubilidad en agua del carbonato de calcio se puede determinar de una manera en sí conocida mediante agitación del carbonato de calcio en agua destilada libre de CO2 a 25 °C durante al menos 1 hora y determinación siguiente de la cantidad de carbonato de calcio disuelto, preferentemente por medio de procedimientos fotométricos.
El agente de acuerdo con la invención comprende al menos una sal de hierro, preferentemente una sal de hierro (II) o una sal de hierro (III). Las sales de hierro preferentes son FeSO4, FeSO4H2O, FeSO4-4H2O, FeSO4-5H2O, FeSO4-6H2O, FeSO4'7H2O, FeCla, FeC la^^O , FeCh, FeCl2'4H2O, Fe2(SO4)3, Fe2(SO4)a1H2O y FeCl(SO4). Para los fines de la presente invención, las sales de hierro (II), en particular los sulfatos de hierro (II), son muy especialmente adecuados.
En principio, el carbonato de calcio no está sujeto a ninguna restricción adicional y, en principio, se puede elegir libremente. Sin embargo, para los fines de la presente invención ha demostrado ser especialmente eficaz el uso de carbonatos de calcio con un tamaño de partícula medio en el intervalo de 5 pm a 30 pm. Además, el carbonato de calcio presenta preferentemente una superficie específica BET en el intervalo de 0,4 m2/g a 10,0 m2/g, preferentemente en el intervalo de 0,6 m2/g a 6,0 m2/g, en particular en el intervalo de 0,8 m2/g a 2,0 m2/g.
Además, en el marco de la presente invención se usa preferentemente un carbonato de calcio molido. El carbonato de calcio molido ("ground calcium carbonate"; GCC) en el sentido de la presente invención es carbonato de calcio que se ha obtenido de fuentes naturales, tales como mármol, creta, piedra caliza o dolomita. El GCC generalmente se obtiene mediante molienda, clasificación, examen y/o fraccionamiento húmedo o seco. Debido a su origen natural, el GCC puede contener ciertas cantidades de magnesio, tal como, por ejemplo, el GCC hecho de piedra caliza dolomítica.
El GCC difiere de PCC ("precipitated calcium carbonate, carbonato de calcio precipitado"), un material sintético que generalmente se produce mediante precipitación después de hacer reaccionar dióxido de carbono con hidróxido de calcio en un ambiente acuoso, mediante precipitación de una fuente de calcio y carbonato en agua, o mediante precipitación de iones de calcio y de carbonato, por ejemplo, CaCl2 y Na2CO3, se obtienen de la solución.
El GCC, que es especialmente adecuado para los fines de la presente invención, se obtiene a partir de piedra caliza, preferentemente de caliza de arrecife, de forma especialmente preferente de piedra caliza maciza del Devónico, en particular de mármol de Lahn.
Como piedra caliza se designan las rocas sedimentarias que se componen principalmente de la sustancia química de carbonato de calcio (CaCOa) en forma de los minerales de calcita y aragonita.
Las calizas de arrecife (también piedras calizas de arrecife) son piedras calizas que resultan de acumulaciones masivas de corales, esponjas y otros organismos marinos sésiles. Ocurren principalmente en regiones marinas cerca de la costa u otras regiones marinas poco profundas. A diferencia de las coquinas, los esqueletos calcáreos no han sido arrastrados por las olas del mar, sino que se han transmitido en el hábitat original de los organismos, a menudo en una posición de vida (in situ).
Los depósitos de piedra caliza de arrecife especialmente gruesos y extensos a menudo se denominan piedra caliza en masa. Se conocen ejemplos en Alemania, por ejemplo, de las Montañas de Pizarra Renana. Aquí, las calizas de arrecife del Devónico forman extensos depósitos en Eifel, Bergisches Land y Sauerland, así como en el área de Lahn-Dill, que se obtienen en muchos lugares para la producción de cemento y como piedras naturales. Estas calizas de arrecife están compuestas en gran medida por estromatoporos (organismos parecidos a esponjas extintos) y formas de coral extinguidas. Los fósiles guía típicos de esta masa caliza son los braquiópodos (Brachiopoda) Stringocephalus burtini y Uncites gryphus.
Como mármol de Lahn (anteriormente conocido como mármol de Nassau) se agrupan piedras calizas pulibles del Devónico Medio en el sureste de las Montañas de Pizarra Renana. Los centros de extracción fueron Balduinstein, Hahnstatten, Diez (distrito de Rhein-Lahn, Renania-Palatinado), Villmar y Schupbach (ambos distritos de Limburg-Weilburg, Hesse).
La fabricación del agente de acuerdo con la invención se puede realizar de manera en sí conocida mediante la mezcla de los componentes. Por lo general, no se requiere una trituración del agente, por ejemplo, mediante trituración.
La reducción del contenido de fosfatos en las aguas residuales se puede realizar por medio de un procedimiento en el que se añade al agua residual a purificar el agente de acuerdo con la invención, preferentemente en una cantidad en el intervalo de 1 ppm a <1000 ppm, preferentemente en el en el intervalo de 5 ppm a 500 ppm, de forma especialmente preferente en el intervalo de 10 ppm a 400 ppm, convenientemente en el intervalo de 15 ppm a 250 ppm, en particular en el intervalo de 20 ppm a l00 ppm, referido al peso total de las aguas residuales a purificar.
El punto de adición del agente de acuerdo con la invención para reducir el contenido de fosfatos se puede elegir en principio libremente.
En el marco de un primer modo de realización preferente de la presente invención, la adición del agente de acuerdo con la invención se realiza directamente a una etapa de purificación biológica de la purificación de aguas residuales para conseguir una precipitación simultánea, en la que los iones fosfato disueltos en el agua se convierten en sales de fosfato insolubles en agua mediante la adición del agente de acuerdo con la invención.
En el marco de otro modo de realización preferente de la presente invención, la adición del agente de acuerdo con la invención se realiza antes de una etapa biológica de la purificación de aguas residuales para lograr una precipitación previa de fosfatos de las aguas residuales mediante la conversión en sales metálicas no disueltas.
En el marco de todavía otro modo de realización preferente de la presente invención, la adición del agente de acuerdo con la invención se realiza después de una etapa biológica de la purificación de aguas residuales, para lograr una precipitación posterior de fosfatos después de la clarificación secundaria.
Para las instalaciones de clarificación, los siguientes puntos adicionales han demostrado ser especialmente útiles:
- en proceso de clarificación preliminar,
- en la entrada o salida de los tanques de bio-P, tanques de desnitrificación, tanques de nitrificación, tanques combinados de desnitrificación y nitrificación así como
- en la entrada para la clarificación posterior.
Preferentemente, el agente se puede dosificar directamente en el lodo activado en un punto turbulento.
De acuerdo con la invención se prefiere especialmente la adición del agente de acuerdo con la invención directamente en una etapa de purificación biológico de la purificación de aguas residuales, así como la adición del agente de acuerdo con la invención antes de una etapa biológica de la purificación de aguas residuales, en la que los mejores resultados se obtienen cuando el agente de acuerdo con la invención se añade directamente en una etapa de purificación biológica de la purificación de aguas residuales.
El agente se dosifica lo mejor directamente en el lodo activado en un lugar lo más turbulento posible, convenientemente entre dos tanques de lodo activado en un borde de desbordamiento, antes o después de una bomba o un elevador.
El agente de acuerdo con la invención se añade preferentemente a las aguas residuales como una composición en polvo adecuadamente seca por medio de un dispositivo dosificador, preferentemente por medio de un tornillo, que está conectado a un dispositivo de almacenamiento, preferentemente un silo. Otra forma de administración preferente es la dosificación directa del agente en la instalación de purificación de aguas residuales, en particular una instalación de clarificación, mediante adición del agente, preferentemente de sacos o bolsas grandes, convenientemente de forma dirigida al lodo activado.
La dosificación del agente de acuerdo con la invención se puede realizar de forma discontinua o continua, en la que en principio se prefieren cantidades de adición lo más uniformes posible en procedimientos continuos. Se prefieren especialmente las dosis varias veces a la semana o diariamente. Idealmente, las instalaciones de clarificación más grandes dosifican el agente con una instalación de silos con un sistema de descarga en pequeñas porciones a lo largo del día. Sin embargo, debido al efecto tampón del agente de acuerdo con la invención, no se debe dosificar forzosamente de forma continua durante todo el día distribuida uniformemente.
Mediante el uso del agente de acuerdo con la invención se puede lograr una reducción del contenido de fosfatos en las aguas residuales, en particular del contenido de ortofosfatos en las aguas residuales, que supera significativamente el efecto reductor de las sales de aluminio o las sales de hierro solas. Dado que tampoco se puede lograr un efecto reductor comparable con carbonato de calcio solo, el efecto sinérgico observado en el marco de la presente invención usando el agente de acuerdo con la invención es especialmente sorprendente.
La invención se ilustra adicionalmente a continuación mediante ejemplos y ejemplos comparativos, sin que de este modo se deba realizar una restricción de la idea de la invención.
Determinación de la solubilidad en agua del carbonato de calcio
La determinación de la solubilidad en agua del carbonato cálcico se realizó en agua ultrapura libre de CO2 a 25 °C mediante agitación del carbonato de calcio durante 1 hora y determinación fotométrica.
Carbonato de calcio
Para los ejemplos de acuerdo con la invención se ha utilizado piedra caliza molida del Devónico (mármol de Lahn; GCC) con las siguientes propiedades:
- Tamaño de partícula medio dso: 15,5 pm;
- BET: 1,2 m2/g;
- Solubilidad en agua: 6 mg/L.
Ejemplo 1
Una solución acuosa de K2HPO4 (contenido de fosfatos: 5,8 ppm; valor de pH: 7,7) se ha mezclado con
a) 70 mg CaCO3
b) 70 mg CaCO3 y 30 mg FeSO4H2O
c) 30 mg FeS O 4^O
y se agitó durante 5 horas.
Resultados:
a) Contenido de fosfato después del tratamiento: 5,8 ppm; valor de pH: 7,5
b) Contenido de fosfato después del tratamiento: 2,8 ppm; valor de pH: 7,2
c) Contenido de fosfato después del tratamiento: 3,6 ppm; valor de pH: 6,4
Ejemplo 2
Una solución acuosa de K2HPO4 (contenido de fosfatos: 5 ppm; valor de pH: 7,7) se ha mezclado con
a) 70 mg CaCO3
b) 30 mg FeSO4H2O
c) 70 mg CaCO3 y 30 mg FeSO4H2O
d) 120 mg CaCO3 y 30 mg FeSO4H2O
e) 270 mg CaCO3 y 30 mg FeSO4H2O
Resultados:
Después de una duración de 30 h se han obtenido los siguientes resultados:
a) Contenido de fosfatos después del tratamiento: 5 ppm; Valor de pH: 7,5
b) Contenido de fosfato después del tratamiento: 3,1 ppm; Valor de pH: 6,1
c) Contenido de fosfatos después del tratamiento: 2,9 ppm; Valor de pH: 7,3
d) Contenido de fosfatos después del tratamiento: 2,8 ppm; Valor de pH: 7,5
e) Contenido de fosfatos después del tratamiento: 2,6 ppm; Valor de pH: 7,2
Ejemplo 3
En una instalación de clarificación municipal (valor de pH del agua: 6-9) se han añadido los siguientes agentes precipitantes en tres fases.
Fase 1: FeSO4-H2O (2,1 kg/100 m3)
Fase 2: FeSO4-H2O (2,1 kg/100 m3) CaCOa (4,9 kg/100 m3)
Fase 3: CaCOs (4,9 kg/100 m3)
El valor inicial de fosfato fue de 2,2 ppm en el efluente de la instalación de clarificación, las cantidades de los componentes individuales se han mantenido constantes.
Los contenidos de fosfatos en el efluente de la instalación de clarificación en la fase 1 se redujeron a 1,2 ppm Los contenidos de fosfatos en el efluente de la instalación de clarificación en la fase 2 se redujeron a 0,5 ppm Los contenidos de fosfato en el efluente de la instalación de clarificación en la fase 3 se acercan nuevamente al contenido inicial de fosfatos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Agente para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales que comprenden, respectivamente respecto a su peso total, > 50,0 % en peso de carbonato de calcio y al menos 1,0 % en peso de una sal de hierro, caracterizado por que el carbonato de calcio presenta una solubilidad en agua menor de 20 mg/1000 ml de agua a 25 °C.
2. Agente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la sal de hierro está seleccionada del grupo compuesto de FeSO4, FeSO^H2O, FeSO¿r4H2O, FeSO¿r5H2O, FeSO^6H2O, FeSO^7H2O, FeCl3, FeC^6H2O, FeCl2, FeCMH2O, Fe2(SO4)3, Fe2(SO4)3-1H2O y FeCl(SO4).
3. Agente de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la sal de hierro es una sal de hierro (II), en particular sulfato de hierro (II).
4. Agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente comprende, respectivamente referido a su peso total, > 60,0 % en peso de carbonato de calcio y al menos 10,0 % en peso de una sal de hierro.
5. Agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el carbonato de calcio presenta un tamaño de partícula medio en el intervalo de 5 pm a 30 pm.
6. Agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el carbonato de calcio presenta una superficie específica BET en el intervalo de 0,4 m2/g a 10,0 m2/g.
7. Agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el carbonato de calcio comprende carbonato de calcio molido.
8. Agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el carbonato cálcico procede del mármol de Lahn.
9. Procedimiento para reducir el contenido en fosfatos en aguas residuales, en el que a las aguas se les añade residuales un agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que a las aguas residuales se les añade, referido a su peso total, 1 ppm a <1000 ppm del agente.
11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, caracterizado por que como aguas residuales se utiliza agua de lluvia, aguas sucias y/o aguas externas.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, 10 u 11, caracterizado por que el agente se añade en una instalación de depuración en al menos uno de los siguientes puntos de adición:
- en proceso de clarificación preliminar,
- en la entrada o salida de los tanques de bio-P, tanques de desnitrificación, tanques de nitrificación, tanques combinados de desnitrificación y nitrificación y/o
- en la entrada para la clarificación posterior.
13. Uso de un agente de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 8 para reducir el contenido de fosfatos en aguas residuales.
14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13 para reducir el contenido de ortofosfato en aguas residuales.
15. Uso de acuerdo con la reivindicación 13 o 14 para reducir el contenido de fosfatos en aguas de lluvia, aguas sucias y/o aguas externas.
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