Jornada Técnica EPSAR. NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS AL SECTOR DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
LIFE MEMORY: RECUPERACIÓN DE RECURSOS DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS – EL
BIORREACTOR ANAEROBIO DE MEMBRANAS
Ángel Robles CALAGUA – Unidad Mixta UV-UPV Departamento de Ingeniería Química Universitat de València IIAMA Universitat Politècnica de València
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Buscando la EDAR del Siglo XXI
Jornada Técnica EPSAR. NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS AL SECTOR DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
Claves para un nuevo concepto
Concepto de las 3 R en el sector de las aguas residuales
urbanas: ECONOMÍA CIRCULAR Reducción
Reutilización
Recuperación
Objetivos generales Contaminación
Materias primas
Residuos
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Claves para un nuevo concepto
Concepto de las 3 R en el sector de las aguas residuales
urbanas: ECONOMÍA CIRCULAR Reducción
Reutilización
Recuperación
RECUPERACIÓN de recursos y REUTILIZACIÓN del agua • Nutrientes, energía, bioplásticos, etc.
REDUCCIÓN del consumo de reactivos • Procesos de pecipitación, limpieza, etc.
REDUCCIÓN del consumo energético • Autosuficiencia energética, estrategias de control eficientes, optimización
de las condiciones de operación.
REDUCCIÓN del impacto ambiental • Producción de lodos, emisiones de efecto invernadero y otras fuentes de
contaminación, olores, microcontaminantes.
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Siglo XXI : “DEL AGUA RESIDUAL AL AGUA REUTILIZABLE”
Concepción actual: empleo de tecnologías capaces de minimizar el impacto sobre el
ecosistema.
Nuevo paradigma basado en la sostenibilidad, que considera al agua residual como
una fuente de energía y nutrientes, y un recurso reutilizable.
¡Reutilizables! ¿Residuales?
Agua residual
Agua reutilizable para riego
Compost orgánico y nutrientes para su aplicación en agricultura
Energía en forma de metano
Claves para un nuevo concepto
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Proceso convencional de fangos
activos: 0.25 – 0.6 kWh/m3
MBR: 0.5 – 2.5 kWh/m3
2.4 kg CO2 / kg DQOelim -42% oxidación bacteriana
-58% consumo energía
Hacia un balance positivo de energía
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30 - 50% de las necesidades de
energía de la planta
Hacia un balance positivo de energía
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Hacia un balance positivo de energía
Reducción
emisión de CO2
Producción neta
de energía
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¿Por qué un tratamiento anaerobio?
No consumen energía en aireación
Producen una corriente de biogás con
elevado valor energético.
Menor emisión de CO2.
Reducida producción de fangos ( Y ).
Oportunidad de recuperación de nutrientes.
Sistemas
aerobios
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¿Por qué MBR anaeróbios?
Agrupando las ventajas de ambos procesos:
• Retención completa de la
biomasa
• Permite la obtención de una
biomasa de mayor
biodiversidad
• Efluente con elevada calidad
La combinación Anaerobio-MBR (AnMBR) permite superar las desventajas del Anaerobio vs Aerobio: Control independiente del TRH y TRC:
Viabilidad para el tratamiento de aguas residuales a Tª moderadas (10-15 ºC). Aplicación para una gran diversidad de aguas residuales. Minimizar el volumen de reacción necesario.
• Baja producción de fangos
• Baja demanda energética
• Producción de biogás
• Posible recuperación nutrientes
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Hacia un balance positivo de energía
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Algunos puntos a mejorar
Optimización del proceso de filtración: Minimizar el fouling
Reducir el consumo energético
Reducir el consumo de reactivos
Mejorar rendimientos Reducir área filtración necesaria (coste de inversión)
Incrementar la vida útil
Metano disuelto en el efluente: Baja temperatura Alta proporción de metano disuelto
Legislación sobre los requerimientos de calidad de efluente para
su uso en irrigación explotar el contenido en nutrientes del
efluente del AnMBR.
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Proyecto LIFE
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CONCEPTO
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Proyecto LIFE MEMORY. Membranes for ENERGY and WATER RECOVERY “DEL AGUA RESIDUAL AL AGUA REUTILIZABLE” Nuevo paradigma basado en la sostenibilidad, que considera al agua residual como una fuente de energía y nutrientes, y un recurso reutilizable. Demostración de la viabilidad de la tecnología AnMBR como una alternativa al tratamiento aerobio tradicional de las aguas residuales.
CONCEPTO
70% less
energy
consumption
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RESULTADOS PREVIOS EN PLANTA PILOTO
Viabilidad técnica, económica y medioambiental de la tecnología AnMBR para el tratamiento del agua
residual urbana y la recuperación de recursos.
RBMANAEROBIO (2008): Utilización de
la tecnología AnMBR para la valorización
energética de la materia orgánica del agua
residual y la minimización de los fangos
producidos.
BIONENANGAS (2011): Recuperación
como biogás de la energía de la materia
orgánica y los nutrientes del agua residual,
acoplando un AnBRM y un cultivo de
microalgas.
IISIS (2011): Investigación Integrada
Sobre Islas Sostenibles.
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RESULTADOS PREVIOS EN PLANTA PILOTO
Viabilidad técnica, económica y medioambiental de la tecnología AnMBR para el tratamiento del agua
residual urbana y la recuperación de recursos.
Dem
anda
energ
ética (
kW
h/m
3)
Productor neto de
energía tras el
aprovechamiento del
metano producido
IMPACTO AMBIENTAL REDUCIDO
POTENCIAL PARA REUTILIZACIÓN Y RECUPERACIÓN DE NUTRIENTES
Demanda energética (sin aprovechamiento CH4)
Demanda energética (con aprovechamiento CH4)
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Prototipo MEMORY:
Volumen reactor: 36,5 m3
Caudal a tratar: 44-73 m3 d-1
PROTOTIPO INDUSTRIAL
Instalaciones de la
EDAR Alcázar de San
Juan
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PROTOTIPO INDUSTRIAL
http://www.life-memory.eu/
Volumen reacción ≈ 36,5 m3
TRH ≈ 20 h
350 h-e aproximadamente
Footprint reducido
PURON®, KMS
3 módulos de membranas de fibra hueca
Área de filtración total: 123 m2 (3*41 m2)
Ultrafiltración (0,03 µm) Flujo transmembrana diseño: 20 LMH
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PROTOTIPO INDUSTRIAL
AnRMT-n
DV-nCIP
P-1
P-2
C-2
C-1
P-n1
P-n2
Agua residual afluente
Fango
Permeado
Biogás
Agua calefacción
Reactivos químicos
RF
Purga de
fango
M
ET
DM-n
CHP
NaOCl
C6H8O7
RF: rotofiltro; ET: tanque de homogeneización; AnR: reactor anaerobio; MT: tanque de membranas; DV:
degasificador; DM: membrana de degasificación; CIP: tanque de almacenamiento de permeado.
Desbaste
Desengrasado
Desarenado
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PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA
Puesta en marcha:
Sembrado con fango proveniente del digestor anaerobio de la EDAR de Toledo (Estiviel).
TRH = 50 h
Caudal tratamiento = 16 m3/d (operación con 1 tanque de membranas)
Condiciones de operación de las membranas:
Flujo transmembrana puntual (JP) = 19 LMH (JP20 ≈ 17 LMH)
Flujo transmembrana neto (J) = 17 LMH (J20 ≈ 15 LMH)
SGDm ≈ 0,20-0,25 m3 h-1 m-2 (SGDP ≈ 15)
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PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA
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PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA
AGVEfluente ≈ 0 mg DQO/L
Eliminación DQO > 90%
Rendimiento CH4: 115 LCH4/kg DQO
- Metano disuelto en el efluente
- DQO consumida por organismos
sulfatorreductores
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PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA
SGDP ≈ 15
Bajo consumo energético
asociado al proceso de filtración.
Potencial capacidad de
autosuficiencia energética.
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Conclusiones preliminares…
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CONCLUSIONES
Tras la puesta en marcha, el prototipo MEMORY ha proporcionado resultados
prometedores en lo que respecta a:
Eliminación de materia orgánica.
Producción de metano, asumiendo la posterior recuperación del metano disuelto en el efluente.
Tasa de ensuciamiento de las membranas, mediante la aplicación de caudales de recirculación de gas para su control
competitivos.
Potencial de autosuficiencia energética,
gracias a una baja demanda energética del proceso de filtración, y
adecuadas producciones de metano.
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http://www.life-memory.eu
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