IX Congreso Internacional AEDyR

Dr. Sebastián Delgado Díaz
Departamento de Ing. Química
Universidad de La Laguna
IX Congreso Internacional AEDyR
Madrid, 12 al 15 de Noviembre de 2012
TENDENCIAS EN EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
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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
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REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO
Balsa de S. Isidro (50.000 m3) reguladora de riegos con agua regenerada en la isla de Tenerife
Fuente: V. Lazarova, 2006
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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.
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REUTILIZACIÓN EN EL MUNDO
Se estima que la producción de agua residual en EEUU asciende a
121 Mm3/d
Fuente: Global Water Intelligence. 2010. Municipal Water
Reuse Markets 2010. Media Analytics Ltd. Oxford, UK.
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Monterey County campos regados con
aguas regeneradas. Fuente: Guidelines for
Water Reuse.. 2012EPA/600/R-12/618.
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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.
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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
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TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS EN LA REGENERACIÓN DE AGUAS
Debilidades de la tecnología de membranas
• Falta de estandarización de productos (MF/UF)
 
Dependencia de suministradores
 
Mantiene precios elevados
• Costes
 
Actualmente comparables o superiores al convencional
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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
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CONFIGURACIONES TÍPICAS DE MBRs
PRETRATAMIENTO
BRMS
Agua residual
Permeado
• 
MLSS 8 - 12 g/L
• 
Flujo (17 - 35 l/m²h)
• 
Uso municipal/industrial
baja carga
Memb. Sumergida 0,2 - 0,4 kWh/m3
PRETRATAMIENTO
BRME
Permeado
Agua residual
Aire
Memb. Externa-AirLift ~ 0,3 kWh/m3
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• 
MLSS 8 - 12 g/L
• 
Flujo (30 - 75 l/m²h)
• 
Uso municipal/industrial
baja carga
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Mercado global de los MBRs, 1990-2013
Crecimiento anual (2008-2013): 10,5%
Fuente: BCC Report ID:MST047B, Junio 2008
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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.
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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
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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
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MBRs: plantas instaladas > 100.000 m3/d
Aumenta el tamaño de las plantas
Proyecto
Localización
Fecha
m3/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
Francia
2012
106.000
China
2007
100.000
Aquaviva
Kunyu River
Fuentes: Santos, A., Judd, S., (2010) Sep. Sci. Tech., 45: 7, 850-857; ITOKAWA, H., 5th
US/Japan Joint Conference, March 2-5, 2009
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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
  8
plantas en operación
plantas con capacidad > 100.000 m3/d
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MBRs: Consumo plantas industriales (Datos GE Zenon)
Varsseveld
San Pedro Pinatar
Situación
Nordkanal
Caudal
(m3/d)
PEM
Consumo
(kWh/m3)
Alemania
45.000
Dic-03
0,8
Italia
42.000
Nov-03
0,85
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
Brescia
San Pedro Pinatar
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0,78
Ambrona,
2011
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MBRs: Distribución de costes energéticos
70,5%
0,8-1,0 kWh/m3 de permeado
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MBRs: Optimización de la eficacia energética
2 aspectos clave…
 Aireación de membrana ajustada
 
Caudal de aireación
 
Intermitencia
 Proceso biológico para obtener una MLSS
adecuada
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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.
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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.
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MBRs: Evolución del coste de las membranas
Fuente: Kennedy, S. and Churchouse, S.J. (2005) Water and Wastewater Europe Conference, Milan.
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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
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