1 REDUCIENDO LOS GASTOS DE ENERGÍA EN PTAR PARÁMETROS DE AMONIO Y NITRATO Jörn Tölle Gerente de Desarrollo Instrumentación América Latina

2 AGENDA Aplicación de Aguas Residuales Nitrificación y desnitrificación Potencial para ahorro de energía Los sensores AISE sc, NISE sc, y ANISE sc Componentes Calibración, Interferencias, Corrección de Matriz

3 Afluente efluente preclarific. Lodo primario Afluente preclarific. Lodo primario Retorno de lodos aireacionclarific.final efluente Exceso de lodos Procesos PTAR efluente Afluente preclarific Lodo primario Retorno de lodos nitrificacion Clarific. Final Exceso de lodos desnitrificacion Bio-P Fe, Al Radiacion-UV Cloración, etc Filtro

4 CO 2, H 2 O Lodo Carbono orgánico + oxígeno (O 2 ) biological inert solids cell degradation heterotroph bacteria Proceso aeróbico con Aireación Alto consumo de energía Proceso aeróbico con Aireación Alto consumo de energía Tratamiento de Aguas Residuales Retiro de Carbono

5 NO 3 nitrato NH 4 -N + oxygen (O 2 ) Amonio 1 g4,3 g autotrophic nitrifyer P, CO 2 bacteria mass (org. C) NO 2 nitrito Tratamiento de Aguas Residuales Nitrificación nitrógeno orgánico Proceso aeróbico con Aireación Alto consumo de energía Proceso aeróbico con Aireación Alto consumo de energía aeróbico

6 anóxico NH 4 -N + O 2 NO 3 -N + carbono orgánico N 2 (gas), CO 2, H 2 O Biomass (sludge) 1. Nitrification2. Denitrification heterotroph, C-removing bacteria Proceso anóxico sin Aireación No consumo de energía NO3 sirve como fuente de oxigeno para convertir carga orgánica Proceso anóxico sin Aireación No consumo de energía NO3 sirve como fuente de oxigeno para convertir carga orgánica Tratamiento de Aguas Residuales Desnitrificación

7 7 Demanda de OD para  Degradación C-  Depende de la edad del fango y la temperatura 0.9... 1.3 kg O 2 / kg DBO  Nitrificación  4.6 kg O 2 / kg N  Desnitrificación  -2.9 kg O 2 / kg N Potencial de Ahorro en Aireación

8 Sensores en línea PTAR Afluente Lodo primario Retorno de lodos efluente Exceso de lodos SL DO SS NH 4 NO 3 SL ORP cloración CL Sensores en línea de: Oxígeno Disuelto (DO) Amonio (NH 4 ) Nitrato (NO 3 ) ORP Sólidos en Suspensión (SS) Nivel de cama de lodos (SL) Cloro

9 Eficiencia y demanda de energía (Nitrificación / Desnitrificación) están principalmente determinadas por el rendimiento del control de la aireación La actividad bacteriana depende de la concentración de O 2, con un límite de rentabilidad de 2 mg/l. El control de los aireadores con un funcionamiento mínimo asegura: 1.La optimización de la nitrificación y desnitrificación 2.El Ahorro de Energía, por lo tanto el ahorro económico ¿Por qué medir OD en las PTAR? K S,N =0,5 K S,C =0,2

10 CONTROL DE OD GENERAL Optimización de aireación producirá el mayor ahorro de energía 56% de energia relacionado a aereación *1: De acuerdo al informe de la Academy of Technical Sciences “Consumos de Energía en las EDARs alemanas”, FB. 3.1 (1999) *2: 70 g O 2 /(pedía) / 1,5 kgO 2 /kWh

11 Instrumentación DO óptico – LDO – Nueva Generación No necesita calibración No depende del caudal Menor tiempo de respuesta NUEVA GENERACIÓN LDO!! EL ORIGINAL NUEVO 2012 Pulso de excitación Perfiles de emisión sin O 2 11 con O 2 22 Intensidad Unitaria tiempo [µs]

12 ¿POR QUÉ SON AMONIO Y NITRATO UN PROBLEMA? Porque... – El amonio reduce los niveles de oxígeno en las aguas receptoras – El amonio aumenta la toxicidad para los peces de agua, si el pH> 8 – Nitrito (NO2) es muy tóxico para los peces – Nitrato estimula el crecimiento de algas y promueve la eutrofización – El amonio interfiere con la desinfección con cloro  Remoción de nutrientes importante!!!

13 Amonio: 1.Regulación ambiental en caso que existe para amonio o nitrógeno total en su país 2. Ahorro de energía Concentración de entrada de amonio variable Se requiere más oxígeno para convertir amonio a nitrato (NH4  NO3) que para convertir materia orgánica (C  CO2) Se puede bajar la concentración de Oxigeno Disuelto (bajar entrega de aire / ahorro de energía) en correlación a la concentración de amonio ¿Por qué medir amonio en línea? Argumentos principales

14 Nitrato: 1.Regulación ambiental en caso que existe para nitrato o nitrógeno total en su país 2.Ahorro de energía La desnitrificación devuelve una parte de la energía entregada al agua Estableciendo una zona anóxica en la planta PTAR se puede aprovechar usando NO3 como fuente de oxigeno  En esta zona se apaga la entrega de aire  ahorro de energía 3.Sin zona de desnitrificación el nitrato (NO3) se descompone en clarificador final resultando en flotación del lodo  riesgo de contaminación del efluente con DBO/DQO ¿Por qué medir nitrato en línea? Argumentos principales

15 Sensores en línea PTAR Afluente Lodo primario Retorno de lodos efluente Exceso de lodos NH 4 NO 3 Cloración Sensores en línea de Amonio Nitrato

16 AIRE O2O2 NH 4 27,7 % menos de aire entregado comparado con el control estandar de OD CONTROL NH4 Y DO AIREACIÓN CONTROLADA POR LDO Y NH4 $$$ AHORRO

17 NO 3 -N aire nitrificación/desnitrificación Recirculación de fango O2O2 NO 3 -N 2 O2O2 NH 4 -N AISE sc, NISE sc y AN-ISE sc Sensor Ion-Selectivo para Amonio y Nitrato Nitrificación/Desnitrificación intermitente o SBR

18 AISE sc, NISE sc y AN-ISE sc ROI de venta de AN-ISE sc Cambio de Proceso: Antes: Solamente Nitrificación Despues Nitrificación/Desnitrificación intermitente ROI calculator

19 AISE sc & NISE sc y AN-ISE sc Situation after launch of AISE sc and NISE sc AN-ISE sc: LXV440.99.00002 (con RFID) LXV440.99.00012 (sin RFID) Cartucho de repuesto: LZY694 NISE sc: LXV440.99.20002 (con RFID) LXV440.99.20012 (sin RFID) AISE sc: LXV440.99.10002 (con RFID) LXV440.99.10012 (sin RFID) NH4NO3 NH4 & NO3 Mismo cartucho (LZY694) para los 3 Sensores ISE Unidad de limpieza: LZY706 Unidad de limpieza: LZY706 Unidad de limpieza: LZY706

20 Especificaciones: AISE sc / NISE sc / ANISE sc Datos técnicos: Rangos de medición: NH4-N: 0.2 -1000 mg/L NO3-N: 0.2 -1000 mg/L Incertidumbre de medición: ± 5% + 0,2 mg/l (con solución standard) Tiempo de respuesta: < 3 min Métodos de calibración Con tecnología CARTRICAL plus: los datos de calibración de fábrica se transfieren automáticamente del cartucho a la sonda mediante RFID*. Sin RFID hay que marcar el codigo manualmente en el controlador. Corrección de matriz en 1 ó 2 puntos Sujeto a cambio sin previo aviso. *La tecnología RFID aun no está disponible en latinoamerica. AISE sc (medición de amonio) NISE sc (medición de nitrato) ANISE sc (medición de amonio y nitrato)

21 AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Rail mounting kit (6184900) Opciones de Montaje Montaje fijo Montaje de cadenaDibujos (transmittal drawings) están disponibles en Launch Package

22 Cartucho CARTRICAL para el sensor – Construído de una sola pieza sólida Calibrado en fábrica - Sólo una corrección de matriz es necesario AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Cartridge Nitrato ISE (AN-ISE sc y NISE sc) Electrodo de cloruro (AN-ISE sc y NISE sc) para compensación automática de interferencias de cloruro Referencia tecnologia diferencial de pHD para optima estabilidad Sensor de Temperatura para compensación de temperatura Ammonio ISE (AN-ISE sc y AISE sc) Electrodo de potasio (AN-ISE sc y AISE sc) para compensación automática de interferencias de potasio

23 AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Opcion de Limpieza Cleaning Unit Cualquier aire a presión disponible o el compresor HACH LANGE High Output System Unidad de Limpieza

24 AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Experiences with sensor fouling from beta test Instalaciones en 9 plantas diferentes : Ocho de los nueve sensores no muestran incrustaciones o fango en el sensor. Foto: AN-ISE sc después de 21 días de operación en PTAR

25 AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Experiences with sensor fouling from Beta Test AN-ISE sc siguió mostrando resultados dinámicos y comparables a las de laboratorio En este ejemplo, una unidad de limpieza se recomienda Información: Floculantes causaron incrustación / fango en este sensor Instalaciones en 9 plantas diferentes : Uno de los nueve sensores con incrustación / fango. Foto: AN-ISE sc después de 7 días de operación en PTAR

26 AISE sc, NISE sc & AN-ISE sc Calibración, Corrección de Matrix, Interferencias Ninguna calibración es necesario: CARTRICAL viene calibrado de fábrica. Utilice laboratorio ISE para validar. Matriz de corrección: Opción para más exactitud Interferencias: Electrodos de cloruro de potasio para compensar las interferencias Para más detalles, véase el Manual y Presentación en Product Launch Package.

27 Amonio / Nitrato Opciones para aplicaciones mas sofisticadas Aplicaciones industriales / Aplicaciones con bajo limite de detección / Aplicaciones de alta precisión: Amonio con Amtax scNitrato con Nitratax sc Para más detalles, revise el guía de aplicación en Product Launch Package.

28 ¡Mil Gracias por su tiempo! REDUCIENDO LOS GASTOS DE ENERGÍA EN PTAR PARÁMETROS DE AMONIO Y NITRATO Jörn Tölle Gerente de Desarrollo Instrumentación América Latina