grupo t8 grupo de ingenierÍa quÍmica de la universidad...

PROGRAMA TRAGUA "Tratamiento y reutilización de aguas

residuales para una gestión sostenible"

CONSOLIDER -INGENIO 2010. Ministerio de Educación y Ciencia

GRUPO T8 Grupo de INGENIERÍA QUÍMICA de la Universidad de Cantabria

17-19 de Junio 2009, Alicante

Presenta: Raquel Ibáñez Mendizabal

índice

MARCO REUTILIZACIÓN AGUA

CAPTACIÓN Y POTABILIZACIÓN DEL AGUA

REUTILIZACIÓN (según RD 1620/2007)

USO DOMÉSTICO

INDUSTRIA

AGRICULTURA

USOS RECREATIVOS Y URBANOS

DEPURACIÓN (EDAR)

La apuesta por la Reutilización

VERTIDO

Agua residual depurada

Agua regenerada

TRATAMIENTO TERCIARIO

CALIDAD REQUERIDA PARA REUTILIZACIÓN

INDUSTRIA

MÍNIMOS ESTABLECIDOS POR LEGISLACIÓN


RD 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas.

Uso Previsto del Agua

Nematodos Intestinales

(huevos/10L) E. Coli

(ufc/100 mL) SS

(ppm) Turbidez

(NTU) Otros

  Aguas de proceso y limpieza excepto en la industria alimentaria.

 Otros usos industriales

No se fija límite 10.000 35 15 Legiónella spp.: 100 ufc/L

  Aguas de proceso y limpieza para la industria alimentaria

1 1.000 35 No se fija límite

Legionella spp.: 100 ufc/L

Detección de patógenos

Presencia/Ausencia salmonella

 Torres de Refrigeración y condensadores evaporativos

1 Ausencia 5 1 Legionella spp.: Ausencia

CRITERIOS DE CALIDAD para la reutilización de las aguas en USOS INDUSTRIALES




NECESIDADES DEL USUARIO SEGÚN USO PREVISTO

CALIDAD REQUERIDA PARA REUTILIZACIÓN

MÍNIMOS ESTABLECIDOS POR LEGISLACIÓN

INDUSTRIA

Calidad del agua regenerada según usos industriales

Calidad Parámetro Desionizada Alta

pureza Ultrapura

Conduct. (µS/cm) 20 0.1 0.06

TDS (mg/L) <10 0.5 0.005

Alcalinidad (mg/L CaCO3)

0.001

Silice (mg/L) 0.5 <0.01 0.02

TSS (mg/L) <0.1 <0.1 ND

Turbidez (NTU) <0.5

COT (mg/L)

Microorg. (ufc/mL) <0.25


USO CALIDAD DEL AGUA

Generación de vapor Blanda Desionizada Alta pureza

Refrigeración Blanda Desionizada

Agua de procesos Potable Blanda Desionizada Alta pureza Ultrapura


índice

CARACTERIZACIÓN TEMPORAL DEL EFLUENTE DE LA EDAR


EDAR VUELTA OSTRERA

PARÁMETRO RANGO PARÁMETRO RANGO Turbidez (NTU) 1.12 – 29.6 N-NH4+ (mg/L) 17-34 TSS (mg/L) 8-30 Polisacáridos (mg glucosa/L) 4.1-12.4 TDS (mg/L) 268-738 Proteínas (mg/L) 8.2-15.4 Conductividad (µS/cm) 495-1485 Cloruro (mg/L) 33.1-336 Bicarbonato (mg/L) 256-360 Nitrato (mg/L) 0.54-1.09 pH 6.62-7.67 Fosfato (mg/L) 0.67-8.6 E. Coli (ufc/100 mL) 4*103-7*105 Sulfato (mg/L) 45.2-140.4 ColiformesTotales (ufc/100 mL) 4*104-1.3*106 Calcio (mg/L) 65.3-112.2 SiO2 (mg/L) 6.8-10 Magnesio (mg/L) 12-45.5 COT (mg/L) 7.9-16.9 Potasio (mg/L) 4.4-20.7


Conductividad

0 200 400 600 800

1000 1200 1400 1600

Fecha

Con

duct

ivid

ad (u

S/cm

)

Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09 Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09

Febrero 09 Marzo 09 Mayo 09 Junio 09

CARACTERIZACIÓN TEMPORAL DEL EFLUENTE DE LA EDAR

índice


MF

UF

Permeado UF

Permeado OI

Efluente del secundario de la EDAR

Concentrado ELECTROOXIDACIÓN

OI

ELECTRO DESINFECCIÓN

Sistema de UF

Osmosis Inversa

Electrodesinfección/Electrooxidación

CONDICIONES DE OPERACIÓN

MICROFILTRACIÓN / ULTRAFILTRACIÓN


Caudal alimentación 2,5 m3/h

Modo de operación Filtración total (dead-end)

Productividad 80-90 %

Área membrana 40 m2 (por elemento)

Fibras huecas

permeado

Agua a tratar

MF/ ULTRAFILTRACIÓN


ETAPAS DE OPERACIÓN

  Ciclo de Filtración

  Ciclo de lavado

Arrastre en sentido alimentación

Arrastre en sentido alimentación + Aire

Retrolavado

  Lavado químico

Retrolavado

Dosificación

Contacto

Desplazamiento

  Lavado de seguridad

  Lavado de los pre-filtros

P P P P P P P P

R R R R R R R

LQ (1

2-34

0 h

ope

raci

ón)

P: Producción

R: Retrolavado

LQ: Lavado Químico

Pres

ión

tran

smem

bran

a

85 250 340 170 t (min)

MF / ULTRAFILTRACIÓN


PARÁMETRO ENTRADA MF/UF PERMEADO UF

Turbidez (NTU) 1.12-29,6 0 TSS (mg/l) 8-30 0 TDS (mg/l) 268-738 367-736 Conductividad (µS/cm) 495-1485 752-1104 Bicarbonato (mg/L) 256-360 250-354 pH 6.62-7.67 7.3-7.6 E. Coli (ufc/100ml) 4*103-7*105 <1 Coliformes totales (ufc/100ml) 4*104-1.3*106 <1 SiO2 (mg/L) 6.8-10 6-8.4 COT (mg/L) 7.6_16.9 1.5-10.8 N-NH4

+ (mg/L) 17-34 16.9-35.6 Polisacáridos (mg/l) 4.1-12.4 0.7-6.1 Proteínas (mg/l) 8.2-15.4 3.2-8.7

% Reducción

100

100

60

40

OSMOSIS INVERSA


Q PERMEADO 0.4 m3/h

PRESION 10 bar

AREA MEMBRANA 7,905m2 (por elemento)

% RECIRCULACION VARIABLE

Planta OI formada por 2 módulos de enrollamiento en espiral

CONDICIONES DE OPERACIÓN

QPERM = 40% QUF

QPERM = 50% QUF

QPERM = 80% QUF

OSMOSIS INVERSA


Calidad del permeado de OI: agua desionizada

OSMOSIS INVERSA


PARÁMETRO PERMEADO UF PERMEADO OI

TDS (mg/l) 367-736 4.1-12.6 Conductividad (µS/cm) 752-1104 9.8-27.2 Bicarbonato (mg/L) 250-354 12.2-24.4 pH 7.3-7.6 5.42-6.14 SiO2 (mg/L) 6-8.4 0.01-0.19 COT (mg/L) 1.5-10.8 <0.5 N-NH4

+ (mg/L) 16.9-35.6 < 4 Polisacáridos (mg/l) 0.7-6.1 0-1.95 Proteínas (mg/l) 3.2-8.7 0-0.7 Aniones: Cloruro (mg/L) 35.5-340 1.4-17.3 Cationes: Calcio (mg/L) 76.1-89.1 0-1.1

% Reducción

99

94

99 99

>87 80 97

99

99

índice


MF

UF

Permeado UF

Permeado OI



OI


Sistema de UF

Osmosis Inversa


CARACTERIZACIÓN MICROCONTAMINANTES ENTRADA/SALIDA EDAR VUELTA OSTRERA (Suances, Cantabria)


Nº muestreos = 4

Nº compuestos = 53

INFLUENTE EDAR

Compuesto Rango (ng/L)

Media (ng/L)

Caffeine 14300-31980 23815

Acetaminophen 8162-47680 23780

Nicotine 4300-26694 18428

Paraxanthine 5252-32627 15469

4-AAA 2342-20200 11220

Naproxen 1953-4845 2994

Ibuprofen 1128-4080 2551

4-FAA 1055-2374 1868

Hydrochlorothiazide 1493-1754 1554

4-MAA 591-2935 1556

Gemfibrozil 652-1946 1271

Atenolol 759-1872 1123

Furosemide 425-1669 1083

13 Compuestos que aparecen en los 4 muestreos, con concentracion > 1ppb



EFLUENTE EDAR

Nº muestreos = 4

Nº compuestos = 53

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Caffeine 128-1543 642

Nicotine 93-755 288


4-AAA 2189-4868 3615

Naproxen 206-1189 764

4-FAA 1091-1326 1189



Atenolol 693-1325 983


10 Compuestos que aparecen en los 4 muestreos



  13 compuestos con concentración superior a 1 ppb en influente (1)   Se presenta % reducción de concentración a la salida de EDAR.   En rojo los compuestos que a la salida presentan concentraciones superiores a 1 ppb: Hydrochlorothiazide, Atenolol, 4FAA, 4AAA, Gemfribrozil (1) No se ha graficado el % reducción de Gemfibrozil


OI Escala Lab

Membr: BW 30 (Filmtec, Dow)

Área = 155 cm2

OI Escala Piloto

Membrana LFC1-4040

2 módulos membrana en espiral

Área = 8 m2 (por módulo)

Ánodo DDB, 70 cm2

ELECTROOXIDACIÓN

TRATAMIENTO DEL CONCENTRADO DE OSMOSIS INVERSA: ELECTROOXIDACIÓN DE MICROCONTAMINANTES


CONCENTRADO OI LABORATORIO. MUESTRAS DOPADAS

Compuesto % Elim. OI % Elim. Elox. 1h % Elim. Elox. 5h Carbamazepine 97.37 38.9 100

Caffeine 98.44 62 100

Ketorolac 97.62 100 100

Antipyrine 95.00 100 100

Sulfamethoxazole 98.15 100 100

Isoproturon 95.12 93.9 100

Diclofenac 98.89 100 100

Ibuprofen 94.83 91.9 100


ENTRADA O.I.

PERMEADO O.I.

CONC. O.I.


Determinación analítica por cromatógrafo convencional (HPLC/DAD)



ENTRADA ELOX. = CONC. OI

EFLUENT ELOX. t = 5 h

Resultados Escala PLANTA PILOTO


TRATAMIENTO DEL CONCENTRADO DE OSMOSIS INVERSA: ELECTROOXIDACIÓN DE MICROCONTAMINANTES


ELECTROOXIDACIÓN MICROCONTAMINATES

CONCENTRADO OI PLANTA PILOTO

índice


MF

UF

Permeado UF

Permeado OI



OI


Sistema de UF

Osmosis Inversa


Flow meter

earth Power supply

Mini-DiaCell®

Minimum Flow detector

Security filter 100µm

earth

Flow regulation

Pump 200 l/h -0.3 bar

Water Tank 20L

Sampling

Sampling - emptying

Ánodo/cátodo DDB

Area : 12.5 cm2

ELECTRO-DESINFECCIÓN

Modo de operación Recirculación

Volumen 20 L

Densidad de corriente aplicada, J 40 – 80 – 120 mA/cm2

Concentración inicial de cloruro 60, 100, 300, 600 and 1000 ppm Influencia de [Cl-]0

Influencia de J


CINÉTICA DE DESACTIVACIÓN DE E. COLI. INFLUENCIA DE [Cl-]0

J (mA/cm2) Cl- (ppm) E. Coli0 (f.c.u./100mL) % Eliminación E. Coli, t= 1 h

80 60 482500

99.99 80 90 352500

80 280 145000

80 560 128333

80 1050 235000

↑[Cl-]0 ↑ E.Coli desactivación


VELOCIDAD DE DESACTIVACIÓN E.COLI

INFLUENCIA DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE

J (mA/cm2) K (min-1) 40 0.108

80 0.281

120 0.510

↑J ↑ E.Coli velocidad de desactivación

J = 40 mA/cm2 J = 80 mA/cm2

J = 120 mA/cm2

CHICK´S LAW

PROCESO INTEGRADO DE REGENERACIÓN DE AGUAS DEPURADAS


MF/ UF OI ELECTRO- OXIDACIÓN

PERMEADO PERMEADO

CONCENTRADO

EFLUENTE DEL SECUNDARIO DE LA EDAR

- Reducción/ Eliminación de:

- Turbidez

- Sólidos suspendidos

- Bacterias: E.Coli


- TDS

- Salinidad.

- Conductividad.

- Alcalinidad

- Sílice

- Materia orgánica

- Eliminación de compuestos

no contemplados en la legislación.

Eliminación de Microcontaminantes

(fármacos…)

Agua de alta calidad para aplicaciones especiales

en la industria

Agua de óptima calidad. Se verifica que el agua

regenerada cumple los estándares de calidad para la reutilización industrial

según el RD 1620/2007

17-19 de Junio 2009, Alicante

• Dra. Inmaculada Ortiz • Dra. Ane Miren Urtiaga • Dr. Oscar Primo • Ing. Gema Pérez • Ing. Asunción Plaza

Medio Ambiente, Residuos y Energía. Consejería de Medio Ambiente del Gobierno de Cantabria

Grupo CT 10. Universidad de Almería

• Dra. Inmaculada Ortiz • Dra. Ane Miren Urtiaga • Dr. Oscar Primo • Ing. Gema Pérez • Ing. Asunción Plaza

Medio Ambiente, Residuos y Energía. Consejería de Medio Ambiente del Gobierno de Cantabria

Grupo CT10. Universidad de Almería Grupo C2. Universidad de Jaén


RELACIÓN ENTRE TURBIDEZ Y ESCHERICHIA COLI

PROCESO INTEGRADO DE REGENERACIÓN DE AGUAS DEPURADAS


MF/ UF OI ELECTRO- OXIDACIÓN

PERMEADO PERMEADO

CONCENTRADO

EFLUENTE DEL SECUNDARIO DE LA EDAR


- Turbidez

- Sólidos suspendidos

- Bacterias: E.Coli


- TDS

- Salinidad.

- Conductividad.

- Alcalinidad

- Sílice

- Materia orgánica

- Eliminación de compuestos

no contemplados en la legislación.

Eliminación de Microcontaminantes

(fármacos…)

Agua de alta calidad para aplicaciones especiales

en la industria

Agua de óptima calidad. Se verifica que el agua

regenerada cumple los estándares de calidad para la reutilización industrial

según el RD 1620/2007



Nº muestreos = 4

Nº compuestos = 53

INFLUENTE EDAR Compuesto Rango (ng/

L) Media (ng/

L)

Caffeine 14300-31980 23815


Nicotine 4300-26694 18428


4-AAA 2342-20200 11220

Naproxen 1953-4845 2994

Ibuprofen 1128-4080 2551

4-FAA 1055-2374 1868


4-MAA 591-2935 1556


Atenolol 759-1872 1123


Compuestos que aparecen en los 4 muestreos Compuestos que aparecen en 3 muestreos

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Ofloxacin 0-181 89

Salbutamol 0-16 10

Compuestos que aparecen en los 2 muestreos

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Ranitidine 0-523 217

Carbamazepine 0-118 47

Indomethacine 0-39 17

Sotalol 0-32 13

Propanolol 0-20 7

Mepivacaine 0-16 6

Atrazine 0-13 4

Diazepan 0-11 4

Compuestos que aparecen en 1 muestreo

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Trimethoprim 143-343 206

Isoproturon 0-502 126

Fluoxethine 0-230 57

Simazine 0-81 20

Carbama. Epoxide 0-49 12

Clofibric Acid 0-23 6

Terbutaline 0-22 5.4

Metoprolol 0-21 5.4

Chlorfenvinphos 0-20 4.9

Omeprazole 0-15 3.6

Compuestos no detectados en ningún muestreo

Biphenylol

Ketorolac

Chlorophen

Parosethine

Erythroycin

Antipyrine

Fenofibric acid

Mefenamic acid

4-DAA

Cefotaxime

Fenoprophen



EFLUENTE EDAR

Nº muestreos = 4

Nº compuestos = 53

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Caffeine 128-1543 642

Nicotine 93-755 288


4-AAA 2189-4868 3615

Naproxen 206-1189 764

4-FAA 1091-1326 1189



Atenolol 693-1325 983


Compuestos que aparecen en los 4 muestreos Compuestos que aparecen en 3 muestreos

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Erythromycin 0-112 78

Terbutaline 0-12 8

Compuestos que aparecen en 2 muestreos

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L) Ranitidine 0-315 154

Ibuprofen 0-356 141

Carbam. Epoxi 0-27 12

Omeprazole 0-8 4

Clofibric Acid 0-6 3

Compuestos que aparecen en 1 muestreo

Compuesto Rango (ng/L) Media (ng/L)


Compuestos que no aparecen en ningún muestreo

Fluoxethine Antipyrine

Fenofibric Acid Chlorfenvinphos Mefenamic Acid

4-DAA Cefotaxime Simazine

Fenoprophen Atrazine

Biphenylol Ketorolac

Chlorophene Parosethine

4-MAA

MICROCONTAMINANTES EN LAS DISTINTAS ETAPAS DEL TRATAMIENTO AVANZADO


OSMOSIS INVERSA A ESCALA DE LABORATORIO

OSMOSIS INVERSA A ESCALA DE LABORATORIO

Microcontaminantes analizados (acuerdo Tragua Junio 2008)

Carbamazepine Caffeine

Ketorolac Antipyrene

Sulfamethoxazole Isoproturon

Diclofenac Ibuprofen

Compuesto (ppt) Permeado UF Dopaje Permeado OI Concentrado OI Carbamazepine 100 3800 100 12600

Caffeine 300 19200 300 50200

Ketorolac n.d. 4200 100 10800

Antipyrine 40 2000 100 9100

Sulfamethoxazole 300 5400 100 20900

Isoproturon 20 4100 200 13300

Diclofenac 200 4500 50 24100

Ibuprofen n.d. 5800 300 27100

Compuesto % R OI Carbamazepine 97.37

Caffeine 98.44

Ketorolac 97.62

Antipyrine 95.00

Sulfamethoxazole 98.15

Isoproturon 95.12

Diclofenac 98.89

Ibuprofen 94.83


MICROCONTAMINANTES. ETAPA DE ELECTROOXIDACIÓN


Microcontaminantes analizados (acuerdo Tragua Junio 2008)

Carbamazepine Caffeine

Ketorolac Antipyrene

Sulfamethoxazole Isoproturon

Diclofenac Ibuprofen

CONDICIONES DE OPERACIÓN V = 1.5 L

J = 200 A/m2

Duración experimento = 5 h


MICROCONTAMINANTES. ETAPA DE ELECTROOXIDACIÓN

CONCENTRADO OI PLANTA PILOTO. MUESTRAS NO DOPADAS

MICROCONTAMINANTES ANALIZADOS

Nicotine Caffeine 4-AAA Ofloxacin

Erythromycin Atenolol Naproxen Fenofibric Acid

CONDICIONES DE OPERACIÓN V = 2 L

J = 20/50/100 A/m2

Duración experimento = 1 h

grupo t8 grupo de ingenierÍa quÍmica de la universidad...

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