La recuperació del fòsfor en aigües residuals una oportunitat per al futur

Abstract

Treball guanyador de la XXII Edició dels premis a Treballs de Recerca de la UdL per a l’estudiantat de batxillerat i cicles formatius de grau superior en l'Àrea Agroalimentària, Biotecnològica, Veterinària i Forestal. Tutora: Júlia Ollé Gatell (Institut Jaume Huget de Valls (Tarragona)).

El fòsfor és un element essencial tant en el medi natural, per la seva presència en diverses funcions biològiques i en roques fosfatades, com en els recursos industrials i agrícoles per a la nostra societat. La gran demanda de fòsfor, que augmenta constantment, genera una inquietud per aconseguir nous recursos. A més a més, les altes concentracions de fòsfor als medis aquàtics, causen problemes ambientals com l’eutrofització. Les vies convencionals de tractaments d’aigües residuals eliminen el fòsfor però no proporcionen una recuperació del fòsfor gaire eficient. A la UAB (Universitat Autònoma de Barcelona) s’està investigant una nova via de recuperació, en aigües residuals, que consisteix en la precipitació del fòsfor en cristalls d’estruvita, compost aplicat com a fertilitzant. Per a la precipitació d’aquest s’utilitza la planta depuradora pilot S2EBPR que intenta establir les condicions necessàries pel seu procés de precipitació. Perquè es produeixi la possibilitat de precipitació d’estruvita, amb condicions apropiades, és necessària una gran concentració de fosfat, i també, d'amoni i magnesi. S’estan regulant les condicions de la planta pilot, modificant diverses variables, per aconseguir alts nivells de fòsfor, nitrogen i magnesi. En aquest treball, s’ha analitzat una mostra d’aigües residuals sota unes condicions fixades. Les concentracions dels tres ions no han estat prou elevades per afavorir la precipitació. D’altra banda, es comprova que la mateixa mostra, enriquida amb ions de fòsfor, magnesi i nitrogen, fins a obtenir-ne condicions de sobresaturació, aconsegueix una precipitació eficient, en forma d’estruvita, a partir d’un pH bàsic de 9.

Phosphorus is an essential element both in the natural environment, due to its presence in various biological functions and in phosphate rock, and in industrial and agricultural resources for our society. The high and constantly increasing demand for phosphorus raises concerns about securing new resources. Moreover, high concentrations of phosphorus in aquatic environments cause environmental issues such as eutrophication. Conventional methods to treat water do not provide an efficient recovery of phosphorus and turn into a phosphate product with limited utility as a resource. At the UAB (Universitat Autònoma de Barcelona), research is focused on a new recovery method involving the precipitation of phosphorus into struvite crystals, a fertilizer used in agriculture. For the precipitation is used the pilot wastewater treatment plant S2EBPR, which aims to establish the necessary conditions for the precipitation process. For struvite precipitation to happen under appropriate conditions,are required high concentrations of phosphate, ammonium, and magnesium. The pilot plant's conditions are being regulated by modifying various variables to achieve high levels of these three ions. In this study, a sample of wastewater was analyzed under specific conditions. The concentrations of the three ions were not high enough to favor precipitation. However, it was observed that the same sample, enriched with phosphorus, magnesium, and nitrogen ions to achieve supersaturation conditions, successfully resulted in efficient precipitation in the form of struvite, starting at a basic pH of 9.