PLANTAS DE TRATAMIENTO MBR. Revalorizando el agua residual

Transcripción

1 Revalorizando el agua residual

2 SISTEMA DE TRATAMIENTO BIOLOGICO CONVENCIONAL AGUA RESIDUAL DECANTACION PRIMARIA LODOS ACTIVADOS DECANTACION SECUNDARIA EFLUENTE TRATAMIENTO DE FANGOS Puntos débiles del sistema convencional de lodos activados Calidad del agua de salida no apta para la reutilización Requerimiento de mayor espacio de instalación Problemas de pérdida de fangos por desnitrificación o microorganismos filamentosos (bulking) Calidad del agua variable y susceptible a cargas puntuales, entrada de tóxicos y otros factores. La entrada de tóxicos que afectan a la biomasa genera turbidez en el efluente

3 SISTEMA BIOREACTOR DE MEMBRANA BRM El sistema bioreactor de membranas, MBR por sus siglas en inglés, és un proceso de tratamiento de aguas que combina la degradación biológica realizada en un reactor con biomasa en suspensión y la separación solidos /liquido mediante filtración por membrana de micro o ultrafiltración. Los bioreactores de membrana se distinguen en dos tipos, en función de su configuración: Bioreactores con membrana integrada o sumergida la unidad de membrana que realiza la separación física está sumergida en el tanque biológico. El sistema MBR con membranas internas presenta una instalación más compacta. Bioreactores con membranas externas consiste en la recirculación del licor de mezcla desde el bioreactor hasta la unidad de membrana que se dispone externamente a la unidad biológica. El sistema MBR con membranas exteriores presenta mayor facilidad operacional ya que se manipula, se mantiene y se controla de forma independiente al resto de proceso.

4 PROCESO DE TRATAMIENTO EN MBR El agua del reactor biológico es filtrada pasando a través de la pared de la membrana, debido a una depresión generada en la aspiración de la bomba de proceso. El agua filtrada es extraída del sistema mientras el fango y los compuestos de tamaño superior al poro de la membrana quedan retenidos y permanecen o retornan al reactor biológico. Este ciclo se alterna con una operación de contralavado, en el que se invierte el sentido del flujo para forzar el paso del agua filtrada desde el interior al exterior de la membrana para limpiarla. Periódicamente, en función del grado de ensuciamiento, se realizan limpiezas químicas en profundidad de las membranas mediante su inmersión en una solución de limpieza con reactivos químicos. El aporte de aire en los MBR se hace necesario no solamente para cubrir las necesidades de oxígeno por parte de los microorganismos en su labor biodegradativa, sino también como una operación para evitar la colmatación de la superfície de las membranas.

5 TECNOLOGIA DE MEMBRANA Existen distintos tipos de membranas que pueden clasificarse según su: Geometria: planas, tubulares, espiral Material de composición: organicas ( polímeros y copolimeros organicoas) o inorganicas ( ceramicas) Rango de filtración (micro, ultra, nano ) Las membranas empleadas en la aplicación en MBR se sitúan entre los rangos de micro y ultrafiltración y las geometrías mayor empleadas son las membranas planas y de fibra hueca. Tal como se muestra en la figura de la izquierda en la clasificación de las membranas según su rango de separación, las membranas de micro e ultrafiltración actúa como una barrera frente a las bacterias y virus consiguiendo un mayor grado de depuración del agua tratada que en sistemas convencionales de fangos activados. Por este motivo se considera que la utilización de la tecnología de membranas garantiza una alta calidad del agua apta para su reutilización. Existen muchos estudios que han demostrado la eficiencia de los sistemas de membrana de ultrafiltración para eliminar coliformes fecales (Till et al.,1998; Gander I al.2000). Otros que muestan el 100% de eliminación de bacterias en el permeado ( Aroojo I al.,2005) usando membranas de ultrafiltraciónde con diametro de poro de 0,04micras.

6 TECNOLOGIA DE MEMBRANA AXG La membrana de fibra hueca de PVDF (Polifloruro de vinilideno) es ampliamente utilizada en el tratamiento de aguas residuales tipo MBR por sus buenos resultados en cuanto al rendimiento de filtración, resistencia mecánica y química. CARACTERISTICAS DE LAS MEMBRANAS AXG Material de las membranas es Polifluoruro de vinilideno que se caracteriza por su: Alta resistencia química Alta resistencia de temperatura Fuerte resistencia fisica-mecanica Alta capacidad anti ensuciamiento Alto flujo de filtraje por unidad de membrana Reducción en la frequencia de limpiezas gracias a la configuración de filtraje out-in. Fiabilidad de excelente calidad del agua gracias al rango de filtración de 0,03μm y su uniformidad de distribución de los poros. Bajo coste energetico gracias a la configuración de filtraje a baja presión.

7 VENTAJAS DEL SISTEMA AXG MBR Hay varias ventajas asociadas con el MBR que lo convierten en una valiosa alternativafrente a las técnicas de tratamiento convencionales Reducción del 30%-40% del espacio requerido gracias a: Eliminación del decantador secundario y filtración terciaria. Menor reactor biologico por su capacidad de operar a concentraciones de biomasa hasta 10-20g/l Excelente calidad del agua de salida Eliminación del 99% de MES y DQO Eliminación de virus, algas, hongos y protozoos. Estabilidad en la calidad del agua debido a que el proceso es independiente de factores variables como la carga contaminante, turbidez la sedimentación de lodos. Menor producción de fangos debido a la capacidad de operar a altas edades del fango. Fango de purga más concentrado Facilidad de ampliación por su caracter modular. Mínima intervención operacional y de manenimiento. Menor footprint

8 COMPARATIVA FANGOS ACTIVADOS Y MBR CALIDAD DEL AGUA ESPACIO REQUERIDO PARAMETROS INFLUENTE FANGOS ACTIVADOS MBR DQO 520 mg/l 75 mg/l 15 mg/l SS 110 mg/l 40 mg/l 1 mg/l N total 48,3 mg/l 30,2 mg/l 3,4mg/l P total 15 mg/l 7,9 mg/l 2,25 mg/l Turbidez 34 NTU 15 NTU 1 NTU Comparación de la calidad del efluente entre un proceso convencional de fangos activados y un BRM [Hasar y Kinaci, 2004] INSTALACION 1500m 3 /d MBR = 595 m 2 ASP = 855,25 m 2 COSTES EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO Los costes de inversión y explotación en los sistemas MBR son equiparables o incluso mayores que la del reactor biológico convencional, debido sobretodo al mayor consumo energético y al coste de las membranas. Sin embargo, si se tiene en cuenta la reutilización de las aguas procedentes del MBR, se produce un valor añadido que amortiza la inversión en la mitad de años que el sistema convencional debido a la reducción de impuestos en el vertido del agua y la reducción del consumo del agua potable. De esta manera resulta ser un sistema mucho más sostenible a nivel ambiental y económico que el sistema de fangos activados convencional.

9 CASO DE ESTUDIO REUTILIZACIÓN DEL AGUA EN EDAR EXISTENTE MEDIANTE INSTALACIÓN MBR

10 CASO DE ESTUDIO CAPACIDAD DE DEPURACIÓN Caudal de tratamiento: Caudal diario =1.000 m3/d Caudal punta = 80 m3/h Agua residual de entrada: DQO = 500 mg/l DBO5 = 300 mg/l SS = 200 mg/l NTK = 90 mg/l E.Coli = 48 ufc/100 ml Agua tratada: DQO < 30 mg/l DBO5 < 10 mg/l SS < 1 mg/l NTK < 15 mg/l E.Coli < 0 ufc/100 ml

11 CASO DE ESTUDIO ETAPAS DE DEPURACIÓN Pretratamiento Tamiz filtrante: Material malla: Luz de paso: Acero inoxidable 1 mm Homogeneización Volumen: Agitadores: 300 m3 2 mixers Tratamiento biologico Depósito anóxico: Decantador secundario reconvertido en anóxico para eliminar nitratos. Volumen tanque: 250 m3 Equipos: 2 mixers Concentración O2: < 0,1 mg/l Bioreactor: Eliminación de materia orgánica y nitrificación. Volumen tanque: m3 Aportación de aire: m3/h Numero de difusores: 600 Concentración O2: > 2 mg/l Concentración biomasa: 8-10 g/l

12 CASO DE ESTUDIO ETAPAS DE DEPURACIÓN Tanque de membrana: Material acero inoxidable Medidas: 7 x 2,4 x 2,7 m Casetes de membranas: Filtracion por membrana Material acero inoxidable Medidas: 1,6 x 1,4 x 1,7 m Fibras de membranas: Material PVDF Ultrafiltración (0,1 micras) PTM < 0,5 bar