Desafío
La planta de tratamiento de aguas residuales del Distrito Sanitario de Yorkville-Bristol (YBSD) en Yorkville, Illinois, atiende a una población de 22,000 habitantes y descarga al río Fox. La planta tiene un caudal promedio de diseño de 3.62 MGD (13.7 MLD). Antes de 2017, la instalación era un sistema de lodos activados nitrificantes de una sola etapa.
Se preveía que el crecimiento de la población y la llegada de nuevas contribuciones industriales harían que la instalación superara su capacidad orgánica nominal. Al mismo tiempo, YBSD tuvo que cumplir con un nuevo límite de fósforo total de 1 mg/L. Esta situación requirió la modernización de la planta para aumentar la capacidad de tratamiento orgánico e implementar la eliminación de fósforo.
El sitio existente tiene una huella limitada; Una mejora convencional requeriría la construcción de una planta de tratamiento separada en la propiedad adyacente. YBSD buscó una solución de reacondicionamiento que minimizara los gastos de capital y evitara modificaciones civiles significativas a la instalación, a la vez que acelerara el cronograma de implementación al evitar el tiempo requerido para autorizar y construir una nueva planta.
Solución
YBSD optó por modernizar la planta con la tecnología ZeeLung de Veolia en combinación con la eliminación biológica mejorada de fósforo (EBPR) por las siguientes razones:
1. Aumento del 45% en la capacidad de tratamiento orgánico en el volumen de biorreactor existente
2. 75% de ahorro en costos de capital en comparación con la actualización convencional
3. Implementación rápida con diseño y construcción en 18 meses
4. Sinergia entre ZeeLung y la eliminación biológica de fósforo
5. No hay aumento neto en el consumo de energía, a pesar del aumento de la capacidad y el límite de efluentes más estricto
La tecnología ZeeLung emplea un innovador medio de transferencia de gas para suministrar oxígeno a una biopelícula que está unida a la superficie del medio. El oxígeno se suministra a la biopelícula por difusión a través de los medios, lo que reduce la energía requerida para el suministro de oxígeno hasta cuatro veces en comparación con la aireación convencional. La inmersión de los cartuchos ZeeLung en un licor mezclado aumenta el inventario de biomasa en un sistema de tratamiento, lo que intensifica el proceso de tratamiento biológico y permite tratar una mayor carga orgánica en los reactores biológicos existentes.
Antes de la actualización de ZeeLung, el sistema de lodos activados del YBSD estaba configurado con dos carriles de tratamiento paralelos, cada uno con cinco reactores aeróbicos en serie. La actualización implicó modificar el primer tanque a una zona anaeróbica (para promover el crecimiento de organismos acumuladores de fósforo) y el segundo tanque a una zona anóxica poblada con casetes ZeeLung. Los cartuchos ZeeLung soportan una biopelícula nitrificante que permite que se produzca nitrificación y desnitrificación simultáneas en la zona anóxica.
Resultado
La fase 1 de la modernización de ZeeLung, que implicó la modernización de uno de los dos carriles de tratamiento, se puso en marcha en 2017 (Figura 2).
La actualización de ZeeLung aumenta la capacidad de tratamiento orgánico de diseño de la planta en un 45 % cuando se implementa a pleno rendimiento (figura 3).
En la figura 4 se muestra el rendimiento del sistema ZeeLung durante los primeros 5 años. El rendimiento de la transferencia de oxígeno y nitrificación de ZeeLung ha sido constante a lo largo de 5 años de funcionamiento continuo.
La eliminación mejorada de nitrógeno por ZeeLung tiene un impacto positivo en la eliminación de fósforo al reducir la carga de nitrato en la zona anaeróbica. El rendimiento de la eliminación de fósforo en YBSD se resume en la Figura 5.