e I+D+i Tecnologías limpias, desarrollo sostenible y ecoinnovación. 2010

Transcripción

1 Tecnologías emergentes e I+D+i Tecnologías limpias, desarrollo sostenible y ecoinnovación. 2010

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. ULTIMAS TENDENCIAS DEPURACIÓN 4. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i

3 1. INTRODUCCIÓN Las tecnologías y tendencias en el tratamiento de agua en pequeñas poblaciones difiere de la tendencia en estaciones de tamaño medio-grande. 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,

4 1. INTRODUCCIÓN Plantas Grandes > h-eq Director Jefe de de Planta Fábrica Operación de Procesos Gestión de Activos Línea de Agua Línea de Central de Proceso de Fango Energía Mantenimiento i t Ingeniería de Planta t

5 1. INTRODUCCIÓN Plantas Grandes > h-eq GASTOS TOTALES Personal Mantenimiento y conservación Analítica, administración y varios Dosificación de reactivo Residuos Electricidad

6 1. INTRODUCCIÓN Plantas Pequeñas <2.000 h-eq Jefe de Planta Línea de Agua Línea de Fango Mantenimiento y Energía

7 1. INTRODUCCIÓN Plantas Pequeñas <2.000 h-eq GASTOS TOTALES Jefe de Planta Personal Mantenimiento y conservación Analítica, administración y varios Línea de Fango Dosificación de reactivo Mantenimiento y Energía Residuos Electricidad

8 1. INTRODUCCIÓN La Confederación Hidrográfica del Duero Tratamientos tos singulares de carácter experimental e de vertidos en pequeñas poblaciones de la cuenca del Duero Establecer aquellas tecnologías de depuración más apropiadas p en la cuenca del Duero.

9 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. ULTIMAS TENDENCIAS DEPURACIÓN 4. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i

10 1. SISTEMA CONVENCIONAL 2. SISTEMAS NATURALES 3. SISTEMAS DE ALTO RENDIMIENTO 4. SISTEMAS COMBINADOS 5. TRATAMIENTO DE FANGO

11 SISTEMAS CONVENCIONALES: Fangos activos REACTOR BIOLOGICO Pretratamiento Tratamiento Decantación Decantación Tratamiento físico-químico primaria secundaria terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2 Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

12 SISTEMAS CONVENCIONALES: Fangos activos Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

13 SISTEMAS NATURALES Los sistemas naturales son aquellos que logran la eliminación de las sustancias contaminantes de las aguas residuales a través de mecanismos y procesos naturales los cuales no requieren de energía externa ni de aditivos químicos.

14 SISTEMAS NATURALES HUMEDAL Pretratamiento Tratamiento físico-químico Decantación primaria Decantación secundaria Tratamiento terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2 Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

15 SISTEMAS NATURALES Flujo Superficial Sistemas con Plantas Flotantes Flujo Subsuperficial Horizontal Flujo Vertical Subsuperficial

16 SISTEMAS NATURALES Ventajas: Poca inversión No se usa reactivos ni energía Baja producción fangos Bajo Mantenimiento Alto grado desinfección Sin Olor Inconvenientes: Necesidad de superficie Bajo rendimiento en eliminación de N y P (del 12-19%) Baja rendimiento en estacionalidad

17 SISTEMAS NATURALES PRETRATAMIENTOS Y TRATAMIENTO PRIMARIO

18 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO - BIODISCOS / FILTRO BIOLOGICO - SBR - MBBR - TERCIARIOS

19 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO BIODISCOS BIODISCO Pretratamiento Tratamiento físico-químico Decantación primaria Decantación secundaria Tratamiento terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2

20 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO BIODISCOS

21 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO BIODISCOS Ventajas: Bajo Mantenimiento Se adapta bien a cambios estacionales Permite desnitrificar Poco espacio requerido Inconvenientes: Obtención fango no estabilizado Necesidad de pretratamiento afinado

22 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO SBR SBR Tratamiento terciario Pretratamiento Tratamiento físico-químico Decantación primaria Decantación secundaria Digestión anaerobia CH 4 +CO 2

23 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO SBR Ventajas: Se adapta bien a cambios estacionales en carga Permite eliminar N y P Poco espacio requerido No necesita pretratamiento t t afinado Inconvenientes: Sistema con programación y equipamiento No admite mucha variación de caudal

24 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO REACTORES BIOLOGICOS DE LECHO MOVIL (MBBR) OFIJO(IFAS) REACTOR BIOLOGICO Pretratamiento Tratamiento Decantación Decantación Tratamiento físico-químico primaria secundaria terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2 Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

25 SISTEMAS ALTO RENDIMIENTO REACTORES BIOLOGICOS DE LECHO MOVIL (MBBR) OFIJO(IFAS) Módulos de biotextiles FIJOS (IFAS) La tecnología de biopelícula MBBR está basada en un soporte plástico (biosoporte) especialmente diseñado que se encuentre en suspensión y en continuo movimiento en un determinado volumen de reactor Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

26 SISTEMAS CONVENCIONALES: Fangos activos REACTOR BIOLOGICO Pretratamiento Tratamiento Decantación Decantación Tratamiento físico-químico primaria secundaria terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2

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29 SISTEMAS COMBINADOS Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

30 TRATAMIENTO DE FANGO 1. TRATAMIENTO DE FANGOS EN LECHOS MACROFIT OS VENTAJAS 1) Aplicación estricta del criterio de proximidad y autosuficiencia 2) prevención de la producción de biosólidos (en materia seca y en materia total) y valorización del producto resultante. 3) Ausencia de impactos en la gestión, en reducirse el número y la frecuencia de las operaciones de carga y descarga y de transporte del residuo. 4) Posible habilitación de la aplicación directa del biosólido en provecho de la agricultura, en poderse considerar el lodo como tratado. 5) Ahorro económico en sustituirse las operaciones de transporte y tratamiento del lodo líquido. Este ahorro es importante en función de la dimensión de la planta y de la distancia a los centros de tratamiento (por ejemplo otras EDAR). Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

31 TRATAMIENTO DE FANGO 1. TRATAMIENTO DE FANGOS EN LECHOS MACROFIT OS Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

32 TRATAMIENTO DE FANGO 2. TRATAMIENTO CENTRALIZADO Y VALORIZACIÓN DE FANGO : INSTALACIONES DE CODIGESTIÓN Ventajas 1) Aprovechamiento Energético del residuo 2) prevención de la producción de biosólidos (en materia seca y en materia total) t y valorización del producto resultante. 3) Posible habilitación de la aplicación directa del biosólido en provecho de la agricultura, o valorización energética. 4) Ahorro económico al aplicarse factor de escala. 5) Aprovechamieto de instalaciones existentes, sinergias con otros sectores Como antes este ahorro es importante en función de la dimensión de la planta y de la distancia a los centros de tratamiento Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

33 RESUMEN ACTUACIONES CHD Ultimas tendencias en el tratamiento de agua residual

34 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. ULTIMAS TENDENCIAS DEPURACIÓN 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i

35 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i Contenido de energía química de las aguas residuales = 13 MJ / kg de DQO. (equivale (q a MJ/1.000 m 3 para un agua con 500 mg/l de DQO) Proceso de lodos activados consume 1100a2400MJ/1000m El valor más alto se da en sistemas con eliminación biológica de nutrientes. cuál es la mejor manera de extraer y utilizar la energía química de las aguas as residuales? Nuevas tecnologías tienden desarrollar sistemas paraa extraer la energía en fase líquida Para el residuo solido (fango) la digestión anaerobia y la generación de energía eléctrica utilizando el gas de digestor. Las tecnologías tienden a optimizar su producción Nuevos conceptos, tecnologías y configuraciones permitirán que el contenido de energía presentes en aguas residuales puedan ser recuperados y utilizados para transformar las EDAR en exportadores netos de energía.

36 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i Obtención energía línea de agua PILA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA La estructura de dicho dispositivo es similar a la de una pila de combustible convencional. Dispone de un compartimiento anódico donde crecen diversas comunidades bacterianas, las cuales oxidan un sustrato orgánico generando fundamentalmente electrones, protones y CO2. Los electrones son captados por el ánodo y conducidos a través de un circuito externo hacia el cátodo. Por otro lado, los protones cruzan hacia el compartimiento i t catódico a través de una membrana polimérica de intercambio protónico. En el cátodo es donde finalmente se combinan los electrones y los protones junto con un agente oxidante presente en el compartimento catódico (generalmente O2) que actúa como aceptor final de electrones TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE ELECTROLISIS BIOCATALITICA En un electrolizador biocatalítico por el contrario, los electrones no circulan libremente hacia el cátodo. Esto es así porque en el compartimento catódico no existe ninguna sustancia oxidante capaz de actuar como aceptor final de electrones, por lo cual deben ser bombeados desde el ánodo mediante una fuente de tensión. De este modo, los electrones y protones procedentes del ánodo se combinan en el cátodo dando lugar a H2

37 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i Mejoras en digestión DIGESTIÓN ANAEROBIA (MESOFÍLICA) DEL FANGO BIOLOGICO Proceso biológico que permite la degradación de la materia orgánica (MV) en condiciones estrictamente anaerobias obtener como a producto final el metano. Etapas: Hidrólisis celular 8 días Acidogénesis 2-3 días Acetogénesis días Metanogénesis días Actuaciones de posible optimización: Solubilización MO durante la hidrólisis Mejora en la calidad del biogas Estas actuaciones complementan el proceso ya existente. Se presenta una modificación del proceso de digestión anaerobia, dando d lugar a un mayor rendimiento i energético global l que se traduce en un aumento de la producción del biogás (de más calidad y en mayor cantidad).

38 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i Mejoras en digestión HIDRÓLISIS TERMICA HIDROLISSIS POR ULTRASONIDOS PRETRATAMIENTO CON RECTIVOS OZONO TRATAMIENTOS MICROAEROFILICOS ALTERNATIVAS: GASIFICACIÓN DE FANGOS /OXIDACIÓN HÚMEDA

39 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i H 2 +CO 2 H 2 Reactor acidogénico Electrolizador biocatalítico Pretratamiento Tratamiento físicoquímico Decantación primaria Decantación secundaria Tratamiento terciario Digestión anaerobia CH 4 +CO 2

40 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i PLANTA PILOTO Imágenes de la instalación

41 3. ULTIMAS TENDENCIAS I+D+i CONCLUSIONES >75% Energía recuperada