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Unidad Mixta UV-UPV
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la economía circular en el tratamiento
de aguas residuales.
Dr. José Ferrer Polojferrer@hma.upv.es
CALAGUA – Unidad Mixta UV-UPVIIAMA, Universitat Politècnica de València
Jornada POTENCIAL de la REUTILIZACIÓN de AGUAS RESIDUALES en la COMUNIDAD VALENCIANA
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Mantener el valor/utilidad de productos, materiales y recursos
en la economía tanto tiempo como sea posible
Reducción de los residuos al mínimo
Mejorar la recuperación de recursos
Reducir los impactos negativos
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Replantear la gestión y el tratamiento del agua: factor clave para
orientar el sector hacia los principios de la economía circular
Grandes beneficios medioambientales,
sociales y económicos
Emplear el agua como fuente de recursos
Reducir los impactos de su tratamiento
En la UE, el 7.6% de la Energía total consumida se utiliza en tratamiento de agua potable y residual
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
…el agua pasa a ser fuente de recursos
Agua reutilizada para riego o fertirrigación
• 2030: el 30% del territorio UE padecerá escasez de agua
• Actualmente solo se reutiliza un 2.4% del agua tratada
Transformación de la EDAR en Estación de Recuperación de Recursos del Agua
Recuperación de nutrientes para agricultura• Son necesarios 19.3 kWh/kg N (obtención amoníaco mediante Haber-Bosch)…
• …y 2.11 kWh/kgP (McCarty 2011) que además es NO RENOVABLE
Metano como energía renovable• Con tratamientos anaerobios se pueden recuperar 35 Nm3 de biogas (285 kWh)
por 100 kg de DQO eliminada
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
…y se reduce el impacto de su tratamiento
Reducción de fangos generados
• Posible hasta un 85%
Reducción del consumo de energía
• Fangos activados consume 0.12-0.5 kWh/m3 y AnMBR puede generar hasta 0.2 kWh/m3
(Pretel et al 2013)
Reducción de gases de efecto invernadero
• Asociados la eliminación biológica de N (0-15% de la carga de N emitida como N20),
• Al consumo energético del tratamiento (0.13 – 0.39 kg CO2/m3 con fangos activados)…
• …y a la producción de fertilizantes (1.4 kg CO2/kg P y 12.5 kg CO2/kg N)
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Consumo energético típico (kWh/m3)
Fangos activados 0,25 – 0,606Fangos activados con nitrificación 0,30 – 1,407
Lechos bacterianos 0,24 – 0,40Bioreactor de membrana(MBR) 0,50 – 2,507
Bioreactor anaerobio de membrane (AnMBR) -0,15 – 0,21
ComponenteConcentración típicaen aguas residuales
(mg/L)
Energía equivalente necesaria para obtener N y P como fertilizantes
(kWh/m3)Nitrógeno 40 0,77Fósforo 8 0,02
Total 0,79
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Fangos Activos: 0.2 – 0.6 kWh/m³
MBR: 0.5 – 2.5 kWh/m³
SBR aerobio
MBRaerobio
Ludzack-Ettinger
Aireación prolongada
0.4 kg VSS/kg COD
2.4 kg CO2/kg CODelim
42% actividad biológica
58% consumo energía
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
30 – 50% demanda energética
EDAR
Tratamiento aerobio
Digestión anaerobia
SBR aerobio
MBR aerobio
Ludzack-Ettinger
Aireación prolongada
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Tratamiento aerobio
Digestión anaerobia
SBR aerobio
MBR aerobio
Ludzack-Ettinger
Aireación prolongada
?
Podemos tratar agua residual urbana
a T ambiente en condiciones anaerobias? Si, con altos TRC y bajos TRH
Los procesos de membrana
permiten desacoplar TRC y TRH
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Tratamiento aerobio
Digestión anaerobia
SBR aerobio
MBR aerobio
Ludzack-Ettinger
Aireación prolongada
Los procesos de membrana
permiten desacoplar TRC y TRHMBR
Anaerobio
Menor demanda energética /
producción neta de energía
Menos fango
Menor emision CO2
Posibilidad de recuperación de
nutrientes
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Tratamiento aerobio
Digestión anaerobia
SBR aerobio
MBR aerobio
Ludzack-Ettinger
Aireación prolongada
MBRAnaerobio
Menor demanda energética /
producción neta de energía
Menos fango
Menor emision CO2
Posibilidad de recuperación de
nutrientes
Menor tamaño de planta
Biodiversidad en la biomasa
Permeado de alta calidad
Desinfección
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Includes: power requirements, reagents consumption, waste sludge handling and disposal…
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
AnMBR
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
AnMBR
Two-step anaerobic treatment
Anaerobicreactor
Membranetanks
Degasificationsystem
Effluent to nutrientrecovery
Pre-treatment
Influent Methanerecovering
Anaerobicdigester
CHP system
HE
Exhaust gases
Power energyHeating water
Primary settler
CIPtank
Sludge to nutrient recoveryWasted sludge
Dewatering system
Thickeningsystem (optional)
60% material orgánica a
recuperación energética
Reducción del ratio sulfato/DQO =
mayor recuperación energética
Effluent to nutrientrecovery
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Two-step anaerobic treatment
Anaerobicreactor
Membranetanks
Degasificationsystem
Effluent to nutrientrecovery
Pre-treatment
Influent Methanerecovering
Anaerobicdigester
CHP system
HE
Exhaust gases
Power energyHeating water
Primary settler
CIPtank
Sludge to nutrient recoveryWasted sludge
Dewatering system
Thickeningsystem (optional)
Recuperación de metano
disuelto en el efluente
(membranas pervaporación)
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Two-step anaerobic treatment
Anaerobicreactor
Membranetanks
Degasificationsystem
Effluent to nutrientrecovery
Pre-treatment
Influent Methanerecovering
Anaerobicdigester
CHP system
HE
Exhaust gases
Power energyHeating water
Primary settler
CIPtank
Sludge to nutrient recoveryWasted sludge
Dewatering system
Thickeningsystem (optional)
80% material orgánica a
recuperación energética
membranas
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Recuperación agrícola mediante fertirrigación
Escenario óptimo en términos de sostenibilidad económica y ambiental
Agua reutilizada
Recuperación de nutrientes
Problema: estacionalidad del cultivo
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Tratamiento convencional con eliminación de nutrientes
AnMBR + Ludzack-Ettinger modificado
AnMBR + L-E modificado + MBR
Pretel et al. (2016) Journal of Environmental Management 166, 45-54
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Precipitación de estruvita
Membranas pervaporación para recuperación de Nitrógeno
Cultivo de microalgas
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Precipitación de estruvita
Membranas pervaporación para recuperación de Nitrógeno
Boehler et al. (2015) Environ Sci Pollut Res 22, 7295-7305
Cultivo de microalgas
Soluciones tecnológicas para implementar los principios de la Economía Circular en el tratamiento de aguas residuales
Precipitación de estruvita
Membranas pervaporación para recuperación de Nitrógeno
Cultivo de microalgas
Unidad Mixta UV-UPV
Gracias por su atención
Dr. José Ferrer Polojferrer@hma.upv.es
CALAGUA – Unidad Mixta UV-UPVIIAMA, Universitat Politècnica de València
Jornada POTENCIAL de la REUTILIZACIÓN de AGUAS RESIDUALES en la COMUNIDAD VALENCIANA
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