PROGRAMA TRAGUA "Tratamiento y reutilización de aguas residuales para una gestión sostenible"

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1 PROGRAMA TRAGUA "Tratamiento y reutilización de aguas residuales para una gestión sostenible" CONSOLIDER -INGENIO Ministerio de Educación y Ciencia GRUPO T8 Grupo de INGENIERÍA QUÍMICA de la Universidad de Cantabria de Junio 2009, Alicante Presenta: Raquel Ibáñez Mendizabal

2 índice

3 MARCO REUTILIZACIÓN AGUA INDUSTRIA USO DOMÉSTICO CALIDAD REQUERIDA PARA REUTILIZACIÓN INDUSTRIA MÍNIMOS ESTABLECIDOS VERTIDO POR LEGISLACIÓN DEPURACIÓN (EDAR) Agua residual depurada TRATAMIENTO TERCIARIO Agua regenerada CAPTACIÓN Y POTABILIZACIÓN DEL AGUA AGRICULTURA REUTILIZACIÓN (según RD 1620/2007) USOS RECREATIVOS Y URBANOS

4 MARCO REUTILIZACIÓN AGUA RD 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. CRITERIOS DE CALIDAD para la reutilización de las aguas en USOS INDUSTRIALES Uso Previsto del Agua Nematodos Intestinales (huevos/10l) E. Coli (ufc/100 ml) SS (ppm) Turbidez (NTU) Otros Aguas de proceso y limpieza excepto en la industria alimentaria. Otros usos industriales No se fija límite Legiónella spp.: 100 ufc/l Aguas de proceso y limpieza para la industria alimentaria No se fija límite Legionella spp.: 100 ufc/l Detección de patógenos Presencia/Ausencia salmonella Torres de Refrigeración y condensadores evaporativos 1 Ausencia 5 1 Legionella spp.: Ausencia

5 MARCO REUTILIZACIÓN AGUA MÍNIMOS ESTABLECIDOS POR LEGISLACIÓN INDUSTRIA CALIDAD REQUERIDA PARA REUTILIZACIÓN NECESIDADES DEL USUARIO SEGÚN USO PREVISTO

6 MARCO REUTILIZACIÓN AGUA Calidad del agua regenerada según usos industriales Parámetro Calidad Desionizada Alta pureza Ultrapura USO Generación de vapor Refrigeración Agua de procesos CALIDAD DEL AGUA Blanda Desionizada Alta pureza Blanda Desionizada Potable Blanda Desionizada Alta pureza Ultrapura Conduct. (µs/cm) TDS (mg/l) Alcalinidad (mg/l CaCO 3 ) Silice (mg/l) TSS (mg/l) Turbidez (NTU) COT (mg/l) Microorg. (ufc/ml) < < <0.1 <0.1 ND <0.5 <0.25

7 índice

8 CARACTERIZACIÓN TEMPORAL DEL EFLUENTE DE LA EDAR EDAR VUELTA OSTRERA PARÁMETRO RANGO PARÁMETRO RANGO Turbidez (NTU) N-NH4+ (mg/l) TSS (mg/l) 8-30 Polisacáridos (mg glucosa/l) TDS (mg/l) Proteínas (mg/l) Conductividad (µs/cm) Cloruro (mg/l) Bicarbonato (mg/l) Nitrato (mg/l) ph Fosfato (mg/l) E. Coli (ufc/100 ml) 4*10 3-7*10 5 Sulfato (mg/l) ColiformesTotales (ufc/100 ml) 4* *10 6 Calcio (mg/l) SiO2 (mg/l) Magnesio (mg/l) COT (mg/l) Potasio (mg/l)

9 CARACTERIZACIÓN TEMPORAL DEL EFLUENTE DE LA EDAR Conductividad Conductividad (us/cm) Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09 Fecha Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09 Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09

10 índice

11 Efluente del secundario de la EDAR MF ELECTRO DESINFECCIÓN Electrodesinfección/Electrooxidación UF Permeado UF Concentrado OI ELECTROOXIDACIÓN Permeado OI Sistema de UF Osmosis Inversa

12 MICROFILTRACIÓN / ULTRAFILTRACIÓN CONDICIONES DE OPERACIÓN Caudal alimentación 2,5 m 3 /h Modo de operación Filtración total (dead-end) Productividad % Área membrana 40 m 2 (por elemento) permeado Agua a tratar Fibras huecas

13 MF/ ULTRAFILTRACIÓN ETAPAS DE OPERACIÓN P: Producción Ciclo de Filtración Ciclo de lavado R: Retrolavado LQ: Lavado Químico Presión transmembrana t (min) P P P P P P P P R R R R R R R LQ ( h operación) Arrastre en sentido alimentación Arrastre en sentido alimentación + Aire Retrolavado Lavado químico Retrolavado Dosificación Contacto Desplazamiento Lavado de seguridad Lavado de los pre-filtros

14 MF/ ULTRAFILTRACIÓN

15 MF / ULTRAFILTRACIÓN % Reducción PARÁMETRO ENTRADA MF/UF PERMEADO UF Turbidez (NTU) ,6 0 TSS (mg/l) TDS (mg/l) Conductividad (µs/cm) Bicarbonato (mg/l) ph E. Coli (ufc/100ml) 4*10 3-7*10 5 <1 Coliformes totales (ufc/100ml) 4* *10 6 <1 SiO 2 (mg/l) COT (mg/l) 7.6_ N-NH + 4 (mg/l) Polisacáridos (mg/l) Proteínas (mg/l)

16 MF/ ULTRAFILTRACIÓN

17 OSMOSIS INVERSA CONDICIONES DE OPERACIÓN Q PERMEADO PRESION AREA MEMBRANA 0.4 m3/h 10 bar 7,905m 2 (por elemento) % RECIRCULACION VARIABLE Planta OI formada por 2 módulos de enrollamiento en espiral Q PERM = 40% Q UF Q PERM = 50% Q UF Q PERM = 80% Q UF

18 OSMOSIS INVERSA Calidad del permeado de OI: agua desionizada

19 OSMOSIS INVERSA % Reducción PARÁMETRO PERMEADO UF PERMEADO OI TDS (mg/l) Conductividad (µs/cm) Bicarbonato (mg/l) ph SiO 2 (mg/l) COT (mg/l) <0.5 N-NH + 4 (mg/l) < 4 Polisacáridos (mg/l) Proteínas (mg/l) Aniones: Cloruro (mg/l) Cationes: Calcio (mg/l) >

20 índice

21 Efluente del secundario de la EDAR MF ELECTRO DESINFECCIÓN Electrodesinfección/Electrooxidación UF Permeado UF Concentrado OI ELECTROOXIDACIÓN Permeado OI Sistema de UF Osmosis Inversa

22 CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria) INFLUENTE EDAR 13 Compuestos que aparecen en los 4 muestreos, con concentracion > 1ppb Compuesto Rango (ng/ L) Media (ng/ L) Nº muestreos = 4 Nº compuestos = 53 Caffeine Acetaminophen Nicotine Paraxanthine AAA Naproxen Ibuprofen FAA Hydrochlorothiazide MAA Gemfibrozil Atenolol Furosemide

23 CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria) EFLUENTE EDAR 10 Compuestos que aparecen en los 4 muestreos Compuesto Rango (ng/l) Media (ng/l) Caffeine Nicotine Paraxanthine AAA Naproxen FAA Hydrochlorothiazide Gemfibrozil Atenolol Furosemide Nº muestreos = 4 Nº compuestos = 53

24 CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria) 13 compuestos con concentración superior a 1 ppb en influente (1) Se presenta % reducción de concentración a la salida de EDAR. En rojo los compuestos que a la salida presentan concentraciones superiores a 1 ppb: Hydrochlorothiazide, Atenolol, 4FAA, 4AAA, Gemfribrozil (1) No se ha graficado el % reducción de Gemfibrozil

25 TRATAMIENTO DEL CONCENTRADO DE OSMOSIS INVERSA: ELECTROOXIDACIÓN DE MICROCONTAMINANTES OI Escala Lab Membr: BW 30 (Filmtec, Dow) Área = 155 cm 2 ELECTROOXIDACIÓN OI Escala Piloto Ánodo DDB, 70 cm2 Membrana LFC módulos membrana en espiral Área = 8 m 2 (por módulo)

26 CONCENTRADO OI LABORATORIO. MUESTRAS DOPADAS Compuesto % Elim. OI % Elim. Elox. 1h % Elim. Elox. 5h Carbamazepine Caffeine Ketorolac Antipyrine Sulfamethoxazole Isoproturon Diclofenac Ibuprofen

27 CONCENTRADO OI LABORATORIO. MUESTRAS DOPADAS Determinación analítica por cromatógrafo convencional (HPLC/DAD) ENTRADA O.I. PERMEADO O.I. CONC. O.I.

28 CONCENTRADO OI LABORATORIO. MUESTRAS DOPADAS ENTRADA ELOX. = CONC. OI EFLUENT ELOX. t = 5 h

29 TRATAMIENTO DEL CONCENTRADO DE OSMOSIS INVERSA: ELECTROOXIDACIÓN DE MICROCONTAMINANTES Resultados Escala PLANTA PILOTO

30 ELECTROOXIDACIÓN MICROCONTAMINATES CONCENTRADO OI PLANTA PILOTO

31 índice

32 Efluente del secundario de la EDAR MF ELECTRO DESINFECCIÓN Electrodesinfección/Electrooxidación UF Permeado UF Concentrado OI ELECTROOXIDACIÓN Permeado OI Sistema de UF Osmosis Inversa

33 ELECTRO-DESINFECCIÓN earth Ánodo/cátodo DDB Sampling Mini-DiaCell Area : 12.5 cm2 Water Tank 20L Power supply earth Minimum Flow detector Flow meter Pump 200 l/h -0.3 bar Sampling emptying Security filter 100µm Flow regulation Modo de operación Recirculación Volumen 20 L Densidad de corriente Influencia de Japlicada, J ma/cm2 Concentración Influencia deinicial [Cl-] de cloruro 60, 100, 300, 600 and 1000 ppm 0

34 CINÉTICA DE DESACTIVACIÓN DE E. COLI. INFLUENCIA DE [Cl - ] 0 J (ma/cm 2 ) Cl - (ppm) E. Coli 0 (f.c.u./100ml) % Eliminación E. Coli, t= 1 h [Cl - ] 0 E.Coli desactivación

35 VELOCIDAD DE DESACTIVACIÓN E.COLI INFLUENCIA DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE J = 40 ma/cm 2 J = 80 ma/cm 2 CHICK S LAW J (ma/cm 2 ) K (min -1 ) J = 120 ma/cm 2 J E.Coli velocidad de desactivación

36 PROCESO INTEGRADO DE REGENERACIÓN DE AGUAS DEPURADAS EFLUENTE DEL SECUNDARIO DE LA EDAR MF/ UF OI ELECTRO- OXIDACIÓN PERMEADO CONCENTRADO PERMEADO - Reducción/ Eliminación de: - Turbidez - Sólidos suspendidos - Bacterias: E.Coli Agua de óptima calidad. Se verifica que el agua regenerada cumple los estándares de calidad para la reutilización industrial según el RD 1620/ Reducción/ Eliminación de: - TDS - Salinidad. - Conductividad. - Alcalinidad - Sílice - Materia orgánica Agua de alta calidad para aplicaciones especiales en la industria - Eliminación de compuestos no contemplados en la legislación. Eliminación de Microcontaminantes (fármacos )

37 Dra. Inmaculada Ortiz Dra. Ane Miren Urtiaga Dr. Oscar Primo Ing. Gema Pérez Ing. Asunción Plaza Grupo CT 10. Universidad de Almería de Junio 2009, Alicante Medio Ambiente, Residuos y Energía. Consejería de Medio Ambiente del Gobierno de Cantabria

38 Grupo CT10. Universidad de Almería Grupo C2. Universidad de Jaén Dra. Inmaculada Ortiz Dra. Ane Miren Urtiaga Dr. Oscar Primo Ing. Gema Pérez Ing. Asunción Plaza Medio Ambiente, Residuos y Energía. Consejería de Medio Ambiente del Gobierno de Cantabria

39 RELACIÓN ENTRE TURBIDEZ Y ESCHERICHIA COLI

40 PROCESO INTEGRADO DE REGENERACIÓN DE AGUAS DEPURADAS EFLUENTE DEL SECUNDARIO DE LA EDAR MF/ UF OI ELECTRO- OXIDACIÓN PERMEADO CONCENTRADO PERMEADO - Reducción/ Eliminación de: - Turbidez - Sólidos suspendidos - Bacterias: E.Coli Agua de óptima calidad. Se verifica que el agua regenerada cumple los estándares de calidad para la reutilización industrial según el RD 1620/ Reducción/ Eliminación de: - TDS - Salinidad. - Conductividad. - Alcalinidad - Sílice - Materia orgánica Agua de alta calidad para aplicaciones especiales en la industria - Eliminación de compuestos no contemplados en la legislación. Eliminación de Microcontaminantes (fármacos )

41 CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria) INFLUENTE EDAR Nº muestreos = 4 Nº compuestos = 53 Compuestos que aparecen en los 4 muestreos Compuestos Compuestos no que detectados aparecen que aparecen en en ningún los en 23 muestreos Compuestos que aparecen Rango en (ng/ 1 muestreo Media (ng/ L) L) Compuesto Compuesto Rango Rango Biphenylol (ng/l) (ng/l) Media Media (ng/l) (ng/l) Compuesto Caffeine Ofloxacin Ranitidine Ketorolac Rango (ng/l) Media (ng/l) Trimethoprim Acetaminophen Salbutamol Carbamazepine Chlorophen Isoproturon Nicotine Indomethacine Parosethine Fluoxethine Paraxanthine Sotalol AAA Erythroycin Simazine Propanolol Carbama. Epoxide Naproxen Antipyrine Mepivacaine Clofibric Acid Ibuprofen Atrazine Fenofibric acid Terbutaline 4-FAA Diazepan Mefenamic acid Metoprolol Hydrochlorothiazide DAA Chlorfenvinphos 4-MAA Cefotaxime Omeprazole Gemfibrozil Atenolol Fenoprophen Furosemide

42 CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria) EFLUENTE EDAR Nº muestreos = 4 Nº compuestos = 53 Compuestos Compuestos Compuestos que no que aparecen que aparecen aparecen en en ningún los en 34 muestreos Compuestos que aparecen en 2 muestreos Compuestos que aparecen en 1 muestreo Compuesto Rango Fluoxethine (ng/l) Media (ng/l) Compuesto Rango Antipyrine (ng/l) Media (ng/l) Caffeine Erythromycin Compuesto Fenofibric Rango (ng/l) Acid Media (ng/l) 78 Nicotine Chlorfenvinphos Terbutaline Compuesto Ranitidine Rango (ng/l) Media 154 (ng/l) 8 Paraxanthine Mefenamic Acid 431 Acetaminophen Ibuprofen 4-DAA AAA Carbam. Epoxi Cefotaxime Naproxen Simazine 764 Omeprazole FAA Fenoprophen Clofibric Acid Hydrochlorothiazide Atrazine 1540 Biphenylol Gemfibrozil Ketorolac Atenolol Chlorophene Furosemide Parosethine MAA

43 MICROCONTAMINANTES OSMOSIS INVERSA A EN ESCALA LAS DISTINTAS DE LABORATORIO ETAPAS DEL TRATAMIENTO AVANZADO Compuesto (ppt) Permeado UF Dopaje Permeado OI Concentrado OI Microcontaminantes analizados (acuerdo Tragua Junio 2008) Carbamazepine Caffeine Carbamazepine Caffeine Ketorolac n.d Antipyrine Ketorolac Antipyrene Sulfamethoxazole OSMOSIS Sulfamethoxazole INVERSA A ESCALA DE Isoproturon LABORATORIO Isoproturon Diclofenac Ibuprofen n.d Diclofenac Ibuprofen Compuesto % R OI Carbamazepine Caffeine Ketorolac Antipyrine Sulfamethoxazole Isoproturon Diclofenac Ibuprofen 94.83

44 MICROCONTAMINANTES. ETAPA DE ELECTROOXIDACIÓN CONCENTRADO OI LABORATORIO. MUESTRAS DOPADAS Microcontaminantes analizados (acuerdo Tragua Junio 2008) Carbamazepine Caffeine Ketorolac Antipyrene Sulfamethoxazole Isoproturon Diclofenac Ibuprofen CONDICIONES DE OPERACIÓN V = 1.5 L J = 200 A/m2 Duración experimento = 5 h

45 MICROCONTAMINANTES. ETAPA DE ELECTROOXIDACIÓN CONCENTRADO OI PLANTA PILOTO. MUESTRAS NO DOPADAS MICROCONTAMINANTES ANALIZADOS Nicotine Caffeine 4-AAA Ofloxacin Erythromycin Atenolol Naproxen Fenofibric Acid CONDICIONES DE OPERACIÓN V = 2 L J = 20/50/100 A/m 2 Duración experimento = 1 h

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