Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Abstract

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Nowadays, there are areas in Catalonia with restrictions on manure application to cropland due to the high livestock production. It is necessary to find new management and treatment strategies in order to improve handling of the nutrients contained in manure and reduce the environmental impact. Anaerobic digestion is one of the treatments technologies most widely used; nevertheless the effluent obtained in this treatment contains all the initial nitrogen and phosphorus, so it has to be correctly managed. The main objective of this project is to evaluate struvite precipitation (magnesium, ammonium and phosphate salt) as an alternative to manage the liquid fraction of an anaerobic digestion and composting plant that treats manure together with other organic wastes. The effect of different parameters has been evaluated (pH, temperature, mixing velocity, buffer capacity) in batch assays with synthetic solution. Batch assays with the liquid fraction of digested slurry were also performed in order to assess the effect of the initial organic matter and suspended solids content, as well as phosphate content and operational pH. Finally, mixing velocity and simultaneous stripping of CO2, with both synthetic solution and digested manure, have been assessed in a continuous lab-scale reactor. It is worth to highlight that the factors with greater effect on struvite precipitation are pH (with an optimum around 9) and organic matter and suspended solid content, which interfere qualitatively and quantitatively in struvite formation. In the continuous process, the ammonia and phosphorus removal efficiency reported were 84% and 98%, respectively, with the production of struvite that can be used as a slow-release fertilizer. It can be concluded that, struvite precipitation is a treatment technology that can improve manure management while recovers and recycles nutrients. The combination with a previous treatment to remove organic matter, as anaerobic digestion, and a mechanical separation to remove suspended solids, is a treatment strategy with great advantages.