Jornada MyBRM Barcelona, 14 de Junio 2017 N. Basset, T. Alvariño, M. Ruiz, M. Calvet, M.J. Amores, N. De Arespacochaga

Transcripción

1 LIFE+ WOGAnMBR LIFE+WOGAnMBR LIFE 13 ENV/ES/ Desarrollo y demostración de AnMBR para el tratamiento y valorización de aguas residuales complejas de la industria alimentaria Jornada MyBRM Barcelona, 14 de Junio 2017 N. Basset, T. Alvariño, M. Ruiz, M. Calvet, M.J. Amores, N. De Arespacochaga

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3 Contexto Industria alimentaria (F&B): Elevada generación de aguas residuales. Condiciones complejas: Alto contenido en aceites y grasas (AyG) Variabilidad en función de la producción Tratamiento convencional: Separación físico-química (DAF, coagulación - floculación, etc.). Tratamientos biológicos convencionales después del físico-químico. Industria F&B Pescado Lechera Generación aguas residuales Aceite de oliva Snack Aves Aceite de palma 0,2-30 m 3 /ton 0,2-10 L/L 7-8 m 3 /ton L/ave 2,5-3,5 ton/ton AyG (mg/l)

4 Caracterización aguas snacks y precocinados DQO elevada y muy variable, debido a la presencia de AyG. AyG mayoritarios: ác. oleico y ác. palmítico. Ratio DQO/nutrientes muy baja (favorece la DA). En una misma planta se encuentran líneas de vertido muy distintas (posibilidad de plantear sistemas híbridos).

5 Tratamiento convencional Tratamiento convencional de aguas industriales con elevado contenido en AyG Separación físico-química (DAF) Necesidad de aire y químicos (coagulantes/floculantes) Elevada producción de lodos y coste de gestión Los tratamientos biológicos convencionales presentan problemas de flotación e inhibición por los ácidos grasos de cadena larga (LCFA)

6 Proyecto LIFE WOGAnMBR Desarrollo y demostración de AnMBR para el tratamiento y valorización de aguas residuales complejas de la industria alimentaria Valorización de los aceites y grasas (1 gayg 3 gdqo 1 LCH 4 ) Estudio del impacto ambiental y económico de la tecnología AnMBR en comparación con la convencional Caracterización aguas industriales Selección de membrana Diseño y construcción planta piloto Puesta en marcha y operación Evaluación técnicoeconómica y ambiental

7 Tecnología AnMBR Combinación de la tecnología anaerobia con membranas Aclimatación de la biomasa Degradación de la mat. org. particulada ( SRT) Efluente libre de sólidos (presencia nutrientes) Producción de lodos Huella de carbono Riesgo de emisiones de olor CH 4 COD AyG SRT HRT Digestor UF COD AyG SS 0

8 Estudios AnMBR previos Estudios previos en pre-piloto AnMBR: Tamaño planta piloto: 0.94 m 3 Localización: Pepsico (fábrica de snacks) Carga orgánica: 6 kgdqo/m 3 d Concentración AyG: 36 g/l Eliminación DQO: >99% Eliminación AyG: >99%

9 Selección de la membrana Efluente de UASB de F&B Principales características ph 8-8,5 ST 4,0-5,0 gst/l SV 2,0-3,0 gsv/l DQO 3,0-4,5 g/l DQOs 1,0-2,5 g/l AyG mg/l Unidad de filtración de membrana: membrana sumergida (fibra hueca) y membrana externa (tubular) Membrana J [LMH] kwh/m 3 Fibra hueca (SGD=1,4 Nm 3 /(m 2 h)) 17 1,2 Tubular polimérica (SGD=0,3 Nm 3 /(m 2 h)) 45 2,0 Mayor OPEX, pero menor CAPEX debido a menor área de membrana. 9

10 Planta piloto en industria F&B Inoculación con mezcla de biomasa floculenta y granular de papelera. Poco tiempo de operación a elevada carga, necesidad de evaluar fiabilidad y robustez a largo plazo. Carga orgánica: 2 3 kgdqo/m3 d (durante aclimatación) Carga orgánica: 5 6 kgdqo/m3 d Eliminación DQO > 90% Tanque alimentación 2,4 m 3 DQO: mg/l AyG: mg/l UASB 3,75 m 3 Membrana UF 4,1 m 2 DQO: mg/l AyG: mg/l

11 Análisis técnico-económico y ambiental Biogás AnMBR Agua residual AyG F/Q (DAF) Efluente Lodos F/Q (DAF) + UASB WOGAnMBR F/Q (DAF) DAF+UASB* CAPEX OPEX Calidad del efluente Producción de biogás - *comparación únicamente qualitativa

12 Análisis técnico-económico y ambiental Escalado tecnología WOGAnMBR Escalado de la tecnología WOGAnMBR según estimaciones teóricas basadas en la operación de la planta piloto. Consumo energético de la UF: 3 kwh/m 3 Producción de biogás: 70% de la DQO de entrada convertida a CH L CH 4 /g DQO (PCI CH 4 = 8575 kcal/m 3 ) Valorización del biogás: CHP: η electricidad = 35% y η calor = 55% Caldera: η calor = 80% 2% emisiones fugitivas de metano Producción y coste de gestión de lodos: SRT = 60d 32 /ton

13 Análisis técnico-económico y ambiental Metodología: Life Cycle Assessment ISO Goal & Scope definition Definición y objetivos Análisis ambiental de: - Tratamiento físico-químico convencional de la planta de snacks. - Escalado de la tecnología WOGAnMBR. Life Cycle Inventory (LCI) Analysis Results interpretation Direct applications Product Development Strategic planification Public policies development Marketing Others Unidad funcional 1m 3 de agua residual tratada Life Cycle Impact Assessment (LCIA) Software y base de datos

14 Análisis técnico-económico y ambiental Objetivo: demostrar que la tecnología WOGAnMBR contribuye a la reducción del impacto ambiental asociado al tratamiento de aguas residuales de indústrias alimentarias con alto contenido en AyG. Alcance: Construction Wastewater Electricity generation and transport Chemicals production and transport Materials production and transport Water flow Indirect emissions accounted for Direct emissions accounted for Treatment technology Conventional physicochemical treatment WOGAnMBR technology Other emissions to air, water and soil Decommisioning Transport of sludge generated to waste manager Further sludge treatments and final disposal Effluent Collectors and transport to municipal WWTP Emissions not accounted for Stage not taken into account

15 [kg CO2 eq/m3] [kg CO2 eq/m3] Análisis técnico-económico y ambiental LCA Convencional vs. WOGAnMBR 0,8 Climate Change 100a, by stage 1,5 Climate Change 100a, by stage 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Homogenization Coagulation/flocculation DAF Final conditioning Sludge thickening Sludge transport 0,5-0,5-1,5-2,5 Anaerobic reactor UF membranes CHP Sludge transport 0,0 Conventional treatment -3,5 WOGAnMBR O&M kg CO 2 /m 3 Constr kg CO 2 /m 3 Total kg CO 2 /m 3 O&M kg CO 2 /m 3 Constr kg CO 2 /m 3 Total kg CO 2 /m 3

16 Análisis técnico-económico y ambiental LCC Convencional vs. WOGAnMBR 0,90 /m3 0,80 /m3 0,70 /m3 0,60 /m3 0,50 /m3 0,40 /m3 0,30 /m3 OPEX 0,30 /m3 0,25 /m3 0,20 /m3 0,15 /m3 0,10 /m3 CAPEX 3,50 /m3 3,00 /m3 2,50 /m3 2,00 /m3 1,50 /m3 1,00 /m3 Incomes 0,20 /m3 0,10 /m3 0,00 /m3 Convencional AnMBR CHP AnMBR Caldera Electricidad Químicos Gestión de lodos Mantenimiento Calefacción 70% de la producción de lodos 67% del consumo de químicos 0,05 /m3 0,00 /m3 Consumo eléctrico, calefacción y mantenimiento* *Reposición de las membranas cada 4 años Convencional AnMBR CHP AnMR caldera CAPEX Convencional = DAF 0,50 /m3 0,00 /m3 Convencional CAPEX WOGAnMBR = CHP/caldera +UASB *Periodo de amortización considerado: 50 años para construción y 25 años para equipos Calor AnMBR CHP AnMR caldera Electricidad Beneficio de la tecnología AnMBR para la valorización de aceites y grasas: /m 3

17 Conclusiones En la industria F&B, es necesario mayor tiempo de adaptación al sustrato Aguas con alta variabilidad de carga y concentración de AyG Aguas con AyG aptas para valorización con el sistema WOGAMBR Eliminación de DQO > 90% Reducción de la huella de carbono 70% de la producción de lodos y del consumo de químicos El sistema AnMBR supone un beneficio de /m 3 derivado de la valorización de los AyG.

18 LIFE+ WOGAnMBR Muchas gracias por vuestra atención Jornada Tecnologías anaerobias aplicadas al sector industrial de alimentación y bebidas 22 de Junio de 2017 Can Serra (Cornellà) Para más información: