desarrollo de procesos avanzados de tratamiento de aguas de procesos... · desarrollo de procesos...

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Primeros pasos Primeros pasos Primeros pasos Primeros pasos Objetivos Objetivos Objetivos Objetivos Descripci Descripci Descripci Descripción Referencias Referencias Referencias Referencias Introducci Introducci Introducci Introducción 1 FACSA, C/Mayor 82-84 (Complejo San Agustín),12001 Castellón de la plana. España. E-mail: [email protected] 2 Instituto de Tecnología Cerámica (ITC). Avda. de Vicent Sos Baynat s/n, Campus Universitario Riu Sec, 12006 Castellón de la Plana. España. 3 Grupo de Investigación de Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores de la UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, Plaza de Paraíso, nº 5, 50004 Zaragoza. España 4 EXAGRES, C/ Reina Apóstoles s/n, 12549 Betxí. España DESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANT DESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANT DESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANT DESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANTE E E E MEMBRANAS CER MEMBRANAS CER MEMBRANAS CER MEMBRANAS CERÁMICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE “WATERCER WATERCER WATERCER WATERCER” Hoy en día, un gran número de EDAR ven como su capacidad de tratamiento no es capaz de abordar el total de la carga afluente. La geometría y configuración o el propio terreno, no permiten llevar a cabo ampliaciones de las plantas para poder adaptarse a este crecimiento. Para este tipo de EDAR, la reciente tecnología de depuración mediante el uso de membranas (MBR) puede ser y será una posible solución. Por otro lado, las exigencias en materia de regeneración de aguas residuales para su reutilización (RD 1620/2007), exige del desarrollo de tecnologías que permitan obtener un agua residual regenerada de óptima calidad para posteriores usos (riego en agricultura y campos de golf, limpieza viaria, etc.). En este caso también, la tecnología de membranas se está posicionando como una alternativa muy a tener en cuenta. El objetivo final de WATERCER es el desarrollo de una línea de membranas cerámicas de bajo coste para su utilización en tratamientos de aguas residuales, ya sea en MBR como en tratamientos terciarios, con el objetivo de obtener mejoras notables en los procesos de depuración de aguas residuales. Además, se pretende conseguir unas membranas cuyo proceso de producción vea disminuidos sus costes. Muchos de los estudios y desarrollos que se están llevando a cabo relacionados con la depuración del agua mediante membranas, se basan en membranas poliméricas orgánicas (de fibra hueca o planas) con rendimientos depurativos más que aceptables, pero con implícitos inconvenientes. El principal problema de este tipo de membranas radica en el ensuciamiento y obturación de la membrana y la problemática asociada a su limpieza. El ensuciamiento es debido principalmente al biofouling. La limpieza debe hacerse mediante combinaciones de agentes químicos y variación de las condiciones energéticas, factores ambos que deterioran gravemente los materiales plásticos de las membranas. La baja resistencia al empleo de agentes químicos/condiciones energéticas de las membranas poliméricas son subsanadas por las membranas cerámicas, que presentan una mayor resistencia. Las membranas cerámicas pueden, incluso, llegar a ser tratadas térmicamente para optimizar sus procesos de limpieza. Sin embargo el empleo de membranas cerámicas se hace inviable en un gran número de aplicaciones por los elevados costes económicos que tienen. Es debido precisamente a este factor la razón por la cual este sistema no se encuentra implantado de forma generalizada en el sector. A continuación, se presenta el papel que desempeña cada uno de los participantes del proyecto: • FACSA es el socio coordinador del proyecto. Su función será principalmente, definir las especificaciones deseables del producto a desarrollar y llevar a cabo los ensayos en condiciones controladas de las membranas desarrolladas en el proyecto, tanto en su aplicación en MBR como en membranas para tratamientos terciarios. El Instituto de Tecnología Cerámica ITC, como centro de innovación y tecnología de referencia del sector cerámico en España, presenta un papel primordial en la caracterización de materias primas y soportes, formulación de composiciones, proceso de conformado, desarrollo del soporte poroso y de las capas selectivas que presentará este tipo de membranas. • El Grupo de Investigación de Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores de la UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, asume el rol de cooperante del sector universitario. Su función se centrará en abordar el problema del ensuciamiento de las membranas y en el diseño de las mismas para su adecuación a los procesos de depuración de aguas. En sus instalaciones llevará a cabo los estudios fluido dinámicos de las membranas. EXAGRES, empresa del sector cerámico ubicada en la provincia de Castellón, llevará a cabo el desarrollo de las membranas cerámicas siguiendo las especificaciones marcadas por el resto de socios. Asimismo apoyará al resto tanto en los ensayos, como en la formulación, aportando el know-how industrial que complementará al know-how académico. Seguidamente, se presentan algunos de los equipos e instalaciones, vinculados a la realización del proyecto. Actualmente, el consorcio de empresas que conforma el proyecto, está iniciando los primeros hitos del presente trabajo de investigación. El proyecto permitirá la obtención de un producto de muy bajo coste en relación a lo existente en el mercado, y el desarrollo de una línea productiva que permita la diversificación en el sector cerámico sin requerir una inversión elevada en nuevo equipamiento productivo. El proyecto, con número de expediente IPT-2011-1069-310000, tiene una duración de 2 años (2011-2013) y ha sido co-financiado, a través del programa INNPACTO, por el Ministerio de Economía y Competitividad. •A. Belovatek et al. “Preparation of inorganic supports for liquid waste treatment”. Microporous & Mesoporous Mat., 85, 163-168, 2005. •J. Ventana et al. “Inorganic membranes made os sintered clay for the treatment of biologically modified water”. Desalination, 168, 295-299, 2004. •J. Ventana et al. “Mineral membranes made of sintered clay: application to crossflow microfiltration”. Desalination, 146, 57-61, 2002. •S. Khemakhem et al. “Production of tubular ceramic membranes for microfiltration and ultrafiltration”. Ind. Cer., 14(3), 207-210, 2004. Carlos Ferrer 1 Ernesto Santateresa 1 , Javier García 1 , José Guillermo Berlanga 1 , María Magdalena Lorente 2 , Enrique Sánchez 2 , Miguel Menéndez 3 , Miguel López 4 Figura 1.- Extrusora de hélice a utilizar en el conformado de los soportes (ITC) Figura 2.- Planta piloto filtración membranas tubulares (ITC) Figura 3.- Planta piloto procesos combinados para testeo de membranas desarrolladas (FACSA)

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  • Primeros pasosPrimeros pasosPrimeros pasosPrimeros pasos

    ObjetivosObjetivosObjetivosObjetivos

    DescripciDescripciDescripciDescripcinnnn

    ReferenciasReferenciasReferenciasReferencias

    IntroducciIntroducciIntroducciIntroduccinnnn

    1 FACSA, C/Mayor 82-84 (Complejo San Agustn),12001 Castelln de la plana. Espaa.

    E-mail: [email protected]

    2 Instituto de Tecnologa Cermica (ITC). Avda. de Vicent Sos Baynat s/n, Campus Universitario Riu Sec, 12006 Castelln de la Plana. Espaa.

    3 Grupo de Investigacin de Catlisis, Separaciones Moleculares e Ingeniera de Reactores de la UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, Plaza de Paraso, n 5, 50004 Zaragoza. Espaa

    4 EXAGRES, C/ Reina Apstoles s/n, 12549 Betx. Espaa

    DESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANTDESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANTDESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANTDESARROLLO DE PROCESOS AVANZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS MEDIANTE E E E MEMBRANAS CERMEMBRANAS CERMEMBRANAS CERMEMBRANAS CERMICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE MICAS DE BAJO COSTE WATERCERWATERCERWATERCERWATERCER

    Hoy en da, un gran nmero de EDAR ven como su capacidad de tratamiento no es capaz de abordar el total de la carga afluente. La geometra y configuracin o el propio terreno, no permiten llevar a cabo ampliaciones de las plantas para poder adaptarse a este crecimiento. Para este tipo de EDAR, la reciente tecnologa de depuracin mediante el uso de membranas (MBR) puede ser y ser una posible solucin. Por otro lado, las exigencias en materia de regeneracin de aguas residuales para su reutilizacin (RD 1620/2007), exige del desarrollo de tecnologas que permitan obtener un agua residual regenerada de ptima calidad para posteriores usos (riego en agricultura y campos de golf, limpieza viaria, etc.). En este caso tambin, la tecnologa de membranas se est posicionando como una alternativa muy a tener en cuenta.

    El objetivo final de WATERCER es el desarrollo de una lnea de membranas cermicas de bajo coste para su utilizacin en tratamientos de aguas residuales, ya sea en MBR como en tratamientos terciarios, con el objetivo de obtener mejoras notables en los procesos de depuracin de aguas residuales. Adems, se pretende conseguir unas membranas cuyo proceso de produccin vea disminuidos sus costes.

    Muchos de los estudios y desarrollos que se estn llevando a cabo relacionados con la depuracin del agua mediante membranas, se basan en membranas polimricas orgnicas (de fibra hueca o planas) con

    rendimientos depurativos ms que aceptables, pero con implcitos inconvenientes. El principal problema de este tipo de membranas radica en el ensuciamiento y obturacin de la membrana y la problemtica asociada

    a su limpieza. El ensuciamiento es debido principalmente al biofouling. La limpieza debe hacerse mediante combinaciones de agentes qumicos y variacin de las condiciones energticas, factores ambos que

    deterioran gravemente los materiales plsticos de las membranas. La baja resistencia al empleo de agentes qumicos/condiciones energticas de las membranas polimricas son subsanadas por las membranas

    cermicas, que presentan una mayor resistencia. Las membranas cermicas pueden, incluso, llegar a ser tratadas trmicamente para optimizar sus procesos de limpieza. Sin embargo el empleo de membranas

    cermicas se hace inviable en un gran nmero de aplicaciones por los elevados costes econmicos que tienen. Es debido precisamente a este factor la razn por la cual este sistema no se encuentra implantado de

    forma generalizada en el sector.

    A continuacin, se presenta el papel que desempea cada uno de los participantes del proyecto:

    FACSA es el socio coordinador del proyecto. Su funcin ser principalmente, definir las especificaciones deseables del producto a desarrollar y llevar a cabo los ensayos en condiciones controladas de las

    membranas desarrolladas en el proyecto, tanto en su aplicacin en MBR como en membranas para tratamientos terciarios.

    El Instituto de Tecnologa Cermica ITC, como centro de innovacin y tecnologa de referencia del sector cermico en Espaa, presenta un papel primordial en la caracterizacin de materias primas y soportes,

    formulacin de composiciones, proceso de conformado, desarrollo del soporte poroso y de las capas selectivas que presentar este tipo de membranas.

    El Grupo de Investigacin de Catlisis, Separaciones Moleculares e Ingeniera de Reactores de la UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA, asume el rol de cooperante del sector universitario. Su funcin se centrar en

    abordar el problema del ensuciamiento de las membranas y en el diseo de las mismas para su adecuacin a los procesos de depuracin de aguas. En sus instalaciones llevar a cabo los estudios fluido

    dinmicos de las membranas.

    EXAGRES, empresa del sector cermico ubicada en la provincia de Castelln, llevar a cabo el desarrollo de las membranas cermicas siguiendo las especificaciones marcadas por el resto de socios. Asimismo

    apoyar al resto tanto en los ensayos, como en la formulacin, aportando el know-how industrial que complementar al know-how acadmico.

    Seguidamente, se presentan algunos de los equipos e instalaciones, vinculados a la realizacin del proyecto.

    Actualmente, el consorcio de empresas que conforma el proyecto, est iniciando los primeros hitos del presente trabajo de investigacin. El proyecto permitir la obtencin de un producto de muy bajo coste en

    relacin a lo existente en el mercado, y el desarrollo de una lnea productiva que permita la diversificacin en el sector cermico sin requerir una inversin elevada en nuevo equipamiento productivo.

    El proyecto, con nmero de expediente IPT-2011-1069-310000, tiene una duracin de 2 aos (2011-2013) y ha sido co-financiado, a travs del programa INNPACTO, por el Ministerio de Economa y

    Competitividad.

    A. Belovatek et al. Preparation of inorganic supports for liquid waste treatment. Microporous & Mesoporous Mat., 85, 163-168, 2005.J. Ventana et al. Inorganic membranes made os sintered clay for the treatment of biologically modified water. Desalination, 168, 295-299, 2004.J. Ventana et al. Mineral membranes made of sintered clay: application to crossflow microfiltration. Desalination, 146, 57-61, 2002.S. Khemakhem et al. Production of tubular ceramic membranes for microfiltration and ultrafiltration. Ind. Cer., 14(3), 207-210, 2004.

    Carlos Ferrer1 Ernesto Santateresa1, Javier Garca1, Jos Guillermo Berlanga1, Mara Magdalena Lorente 2, Enrique Snchez 2, Miguel Menndez 3, Miguel Lpez 4

    Figura 1.- Extrusora de hlice a utilizar en el

    conformado de los soportes (ITC)Figura 2.- Planta piloto filtracin membranas tubulares (ITC) Figura 3.- Planta piloto procesos combinados

    para testeo de membranas desarrolladas

    (FACSA)