Dr. Sebastián Delgado Díaz Departamento de Ing. Química Universidad de La Laguna
TENDENCIAS EN EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
TENDENCIAS EN EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES Reducción de caudal de vertidos y control de su calidad Procesos de tratamiento más eficientes y compactos: Tecnologías de membranas y tratam. avanzados Recuperación de recursos: Agua Energía Aumento de la reutilización IX Congreso Internacional AEDyR Madrid, 12 al 15 de Noviembre de 2012
REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO Balsa de S. Isidro (50.000 m 3 ) reguladora de riegos con agua regenerada en la isla de Tenerife Fuente: V. Lazarova, 2006
REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO Balsa de S. Isidro (50.000 m3) reguladora de riegos con agua regenerada en la isla de Tenerife Global mundial Mm3/d Total de agua residual municipal generada en 2009 Capacidad de tratamiento avanzado en 2009 680-960 32 Total de agua residual no sometida a tratamiento avanzado en 2009 648-928 Crecimiento anual en la capacidad de tratamiento avanzado (desde 2000) 2 Fuente: Global Water Intelligence. 2010. Municipal Water Reuse Markets 2010. Media Analytics Ltd. Oxford, UK. IX Congreso Internacional AEDyR Madrid, 12 al 15 de Noviembre de 2012
REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO Se estima que la producción de agua residual en EEUU asciende a 121 Mm 3 /d Fuente: Global Water Intelligence. 2010. Municipal Water Reuse Markets 2010. Media Analytics Ltd. Oxford, UK. Monterey County campos regados con aguas regeneradas. Fuente: Guidelines for Water Reuse.. 2012EPA/600/R-12/618.
REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO La escasez hídrica y una normativa restrictiva sobre vertidos fomentan el crecimiento de la reutilización 260% Evolución prevista a nivel mundial de la capacidad de tratamiento avanzado % de agua residual reutilizada respecto a la tratada a nivel mundial Fuente: Global Water Intelligence. 2010. Municipal Water Reuse Markets 2010. Media Analytics Ltd. Oxford, UK.
TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS EN LA REGENERACIÓN DE AGUAS Fortalezas de la tecnología de membranas Barrera física para los patógenos Alta calidad del agua producto Bajo requerimiento de productos químicos Procesos compactos y modulares Tendencia a descender los costes
TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS EN LA REGENERACIÓN DE AGUAS Debilidades de la tecnología de membranas Falta de estandarización de productos (MF/UF) Costes Dependencia de suministradores Mantiene precios elevados Actualmente comparables o superiores al convencional
APLICACIONES DE LAS MEMBRANAS EN LA REGENERACIÓN DE AGUAS Membranas de MF y UF en tratamiento terciario Eliminación de patógenos y partículas finas Eliminación (parcial) de virus (UF) Membranas de NF y OI en tratamiento terciario Efluente apto para uso potable indirecto Eliminación de microcontaminantes: productos farmacéuticos y de cuidado personal Biorreactores de membrana (MF/UF) en sustitución del clarificador secundario y la filtración terciaria, como tecnología emergente
CONFIGURACIONES TÍPICAS DE MBRs PRETRATAMIENTO Agua residual BRMS Permeado MLSS 8-12 g/l Flujo (17-35 l/m²h) Uso municipal/industrial baja carga Memb. Sumergida 0,2-0,4 kwh/m 3 PRETRATAMIENTO BRME Permeado Agua residual Aire Memb. Externa-AirLift ~ 0,3 kwh/m 3 MLSS 8-12 g/l Flujo (30-75 l/m²h) Uso municipal/industrial baja carga
Mercado global de los MBRs, 1990-2013 Crecimiento anual (2008-2013): 10,5% Fuente: BCC Report ID:MST047B, Junio 2008
Mercado global de los MBRs, 1990-2013 MBRs: Suministradores comerciales (2009) El numero de plantas no se correlaciona con la capacidad instalada Zenon, Kubota y Mitsubishi: 85-90% del mercado 4400 Instalaciones Fuente: Santos, A., Judd, S., (2010). Desalination.
Mercado global de los MBRs, 1990-2013 Aumenta la implantación de la tecnología Aparecen otros suministradores Disminuye el tiempo hasta la implantación de un producto 60 suministradores 1 año hasta implantación Fuente: Judd, S., (2010) The MBR-Book. Elsevier
MBRs: Suministradores comerciales (2009) Situación geográfica de los suministradores China, Korea y Japón 55% de los productos comerciales Fuente: Judd, S., (2010) The MBR-Book. Elsevier
MBRs: plantas instaladas > 100.000 m 3 /d Aumenta el tamaño de las plantas Proyecto Localización Fecha m 3 /d Jumeirah Golf Estates Dubai 2010 220.000 Palm Jebel Ali Dubai 2010 220.000 Brightwater EEUU 2010 144.000 Jebel Ali Free Zone Dubai 2007 140.000 Shiyan Shendinghe, China 2009 120.000 Yellow River EEUU 2011 111.000 International City Dubai 2007 110.000 Aquaviva Francia 2012 106.000 Kunyu River China 2007 100.000 Fuentes: Santos, A., Judd, S., (2010) Sep. Sci. Tech., 45: 7, 850-857; ITOKAWA, H., 5th US/Japan Joint Conference, March 2-5, 2009
Mercado global de los MBRs, 1990-2013 Resumen Volumen de mercado 617 M$ (2015) Crecimiento anual de mercado en 10,5 % Implantados en más de 200 países 60 suministradores comerciales 4400 plantas en operación 8 plantas con capacidad > 100.000 m 3 /d
MBRs: Consumo plantas industriales (Datos GE Zenon) San Pedro Pinatar Varsseveld Situación Caudal (m 3 /d) PEM Consumo (kwh/m 3 ) Nordkanal Alemania 45.000 Dic-03 0,8 Brescia Italia 42.000 Nov-03 0,85 San Pedro Pinatar España 48.000 Agos-07 0,75 Ulu Panda Singapur 23.000 Dic-06 0,45 Varsseveld Holanda 18.120 Jun-04 0,72 Terrasa España 15.000 Abr-09 Ambrona, 0,78 2011
MBRs: Distribución de costes energéticos 70,5% 0,8-1,0 kwh/m 3 de permeado
MBRs: Optimización de la eficacia energética 2 aspectos clave Aireación de membrana ajustada Caudal de aireación Intermitencia Proceso biológico para obtener una MLSS adecuada
MBRs: Optimización de la eficacia energética Aireación membrana (Datos GE Zenon) Optimización del diseño del módulo de membrana Optimización del modo de aireación Fuente: GE Zenon Env. Sys.
MBRs: Optimización de la eficacia energética Proceso biológico La MLSS afecta a la economía del proceso biológico en los siguientes factores: Tamaño del reactor biológico (Inversión) Producción de biomasa (Inversión) Transferencia de oxígeno (c. operación) Ensuciamiento de membrana (c. operación) Otros Inicialmente se tendía a operar a 10-12 g/l, atendiendo al menor tamaño del biorreactor y menor producción de biomasa. Actualmente, se observa una tendencia a reducir esta concentración hasta 6-8 g/l, para dismuir el consumo energético.
MBRs: Evolución del coste de las membranas Fuente: Kennedy, S. and Churchouse, S.J. (2005) Water and Wastewater Europe Conference, Milan.
RESUMEN Agotamiento Necesidad de reutilización de aguas regeneradas Legislación Necesidad Los progresivo de los recursos naturales de agua cada vez más exigente en vertido y reutilización de tratamientos avanzados eficientes costes de operación y de membranas van decreciendo Menor disponibilidad de terreno en zonas urbanas Necesidad de procesos compactos Aumenta el conocimiento y experiencia La percepción del riesgo de la reutilización disminuye IX Congreso Internacional AEDyR Madrid, 12 al 15 de Noviembre de 2012
Dr. Sebastián Delgado Díaz Departamento de Ing. Química Universidad de La Laguna