Nuevas tecnologías en el control de contaminantes emergentes: … · 2016. 11. 21. · 10 de...

of 28/28
10 de noviembre 2016 Nuevas tecnologías en el control de contaminantes emergentes: algas, anammox y otras experiencias Dpto. Innovación y Tecnología de FCC Aqualia Eva Martínez Díaz ([email protected]) Jefe de Área de Servicios Inteligentes
  • date post

    18-Aug-2020
  • Category

    Documents

  • view

    5
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Nuevas tecnologías en el control de contaminantes emergentes: … · 2016. 11. 21. · 10 de...

  • 10 de noviembre 2016

    Nuevas tecnologías en el control decontaminantes emergentes: algas,

    anammox y otras experiencias

    Dpto. Innovación y Tecnologíade FCC Aqualia

    Eva Martínez Díaz ([email protected])Jefe de Área de Servicios Inteligentes

  • 2

    Sumario

    FCC Aqualia

    1. Proyecto JPI MOTREM

    2. Microalgas (Proyecto FP7 ALL-GAS)

    3. Anammox (Proyecto ELAN®)

  • 3

    Proyecto MOTREM

    PROCESOS INTEGRADOS PARA LA MONITORIZACIÓNY TRATAMIENTO DE CONTAMINANTES EMERGENTESPARA REUTILIZACIÓN DE AGUA

    FCC Aqualia

  • FCC Aqualia 4

    MOTREM: Monitoring and Treatment of Emerging Contaminants

    MOTREM Project

    (www.motrem.eu)Integrated Processes for Monitoring andTreatment of Emerging Contaminants forWater Reuse

    FCC Aqualia, S.A.

    BrukerEspañola, S.A.

    UniversidadRey Juan Carlos

    UniversitätStuttgart

    Universityof Helsinki

    Universitádi Torino

    Universities

    Coord.

    Madrid

    Torino

    Stuttgart

    Helsinki

    Jan 2015-Jan2018

    Water utility

    Analyticalinstrumentati

    on

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 5

    a) Desarrollo de nuevas estrategias de monitorización del proceso de las EDAR en cuanto a la eliminaciónde contaminantes emergentes, incluyendo procedimientos analíticos y evaluación de la ecotoxicología

    b) Desarrollo de nuevos procesos de tratamiento o modificaciones de los actuales para la eliminación decontaminantes emergentes en EDAR mediante procesos avanzados de oxidación y biooxidación

    Objetivos generales

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 6

    Procesos Avanzados de Biooxidación (PABO)- Cultivos biológicos alternativos capaces de degradar lignina y una gran variedad de xenobióticos

    - Basado en la incubación de hongos de podredumbre blanca (HPB) con quinonas derivadas de lignina e ionesférricos quelados

    Q QH2WRF

    Q•-laccase/

    peroxidase

    hidroquinone semiquinone radicals

    Q•- + Fe3+ Q + Fe2+ Fe2+ + O2 Fe3+ + O2

    •-

    O2•- + O2

    •-+ 2H+ O2 + H2O2 Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO• + HO-

    Fenton’sreaction

    Cepas:

    - Trametes versicolor

    - Ganoderma lucidum

    Nuevos procesos de tratamiento estudiados

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 7

    Procesos Avanzados de Biooxidación (PABO)

    Units 1 (5 discs each)

    Total volume 24.5 L

    Disc diameter 30 cm

    Disc area 1.42 m2

    Disc submerged 40% (10 L)

    Rotation speed 20 rpm

    HRT 1-2 days

    Temperature 26±2oC

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    DCF SPD RNT CZP 4-AAA ATN PGT SMX CFN

    Elim

    inac

    ión

    (%)

    Contaminantes

    HRT, 2 days HRT, 1day

    Límite detecciónLímite detección

    Resultados destacables con sólo 1 día de tiempo de retención Reducción de C-TOC ≈ 80% Reducción de N-NH4

    + ≈ 90-95% Eliminación significativa de sustancias con poca eliminación en EDAR convencionales: CZP (35%), SMX (85%) and

    DCF (30%)

    Eficiencia de trametes versicolor para la eliminación de microcontaminantes mediante biodiscos (RBC) en continuo

    Procesos de Bioxidación

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 8

    Nuevos fotocatalizadores

    Analizando las cinéticas, esevidente la mayor eficienciafotocatalítica mostrada conluz visible para el caso deCe1Cl.

    Agua MilliQ Agua real

    Se evaluó la actividad fotocatalítica de los nuevos materiales basados en ZnO, así como del TiO2 P25 comercial. Seaplicó luz solar y luz visible en agua ultrapura y agua real. Compuesto objetivo: Acesulfamo k (edulcorante artificial)

    Se sintetizaron ZnO y Ce-ZnO a partir de acetato de Zn y Ce(SO4)2 o CeCl3 al 0,5% (Ce05S) (Ce05Cl) yal 1% (Ce1S) (Ce1Cl) mediante procesos hidrotérmicos.

    Preparación de ZnO y ZnO dopado con Ce

    Síntesis

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 9

    Influencia de la filtración de las muestras

    Estrategias de monitorización

    La eficiencia de un proceso respecto a la eliminación de microcontaminantes, ¿hay que evaluarla con muestrasfiltradas o sin filtrar? ¿Puede la preparación de la muestra afectar al resultado?

    Valores promedio de fase de distribución (PD%) de microcontaminantes en influente y efluentede muestras de una EDAR urbana en España

    • Dependiendo de las propiedades fisicoquímicas, los microcontaminantes mostraron diferentedistribución de fases (PD)

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 10

    Influencia de la filtración de las muestras

    Estrategias de monitorización

    La eficiencia de un proceso respecto a la eliminación de microcontaminantes, ¿hay que evaluarla con muestrasfiltradas o sin filtrar? ¿Puede la preparación de la muestra afectar al resultado?

    Correlación de diferencias en % fase acuosa (efluente-influente) y diferencia en eliminación promediode microcontaminantes con muestras no filtradas (NF) y filtradas (F) en un EDAR urbana en Alemania

    • Las fases de distribución de los contaminantes más lipofílicos difieren significativamente entre las muestras deentrada y salida de la EDAR, lo cual puede atribuirse a las diferencias en el contenido en sólidos

    • Para evaluar un amplio rango de microcontaminantes de forma precisa es esencial su determinación enmuestras no filtradas

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 11

    Fluctuaciones diarias: Correlación con parámetros convencionales?

    Estrategias de monitorización

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    2,5

    7-9

    11

    -13

    15

    -17

    19

    -21

    23

    -01

    3-5

    9-1

    1

    13

    -15

    17

    -19

    21

    -23

    1-3

    5-7

    INFLUENT EFFLUENT D1

    SAC

    (m-1

    )

    Ci

    (μg/

    L)

    Time (h)

    metoprolol, in metoprolol, eff SAC, in SAC, eff

    Perfiles de concentración del influente y effluente para metoprolol y 1H-benzotriazole y el parámetro convencional SAC (EDAR en Alemania)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    7-9

    11

    -13

    15

    -17

    19

    -21

    23

    -01

    3-5

    9-1

    1

    13

    -15

    17

    -19

    21

    -23

    1-3

    5-7

    INFLUENT EFFLUENT D1

    SAC

    (m-1

    )

    Ci

    (μg/

    L)

    Time (h)

    1H-BTZ, in 1H-BTZ, eff SAC, in SAC, eff

    • Los microcontaminantes muestran fluctuaciones diarias en la concentración del influente

    • Estas fluctuaciones se evaluaron correlacionándolas con parámetros convencionales

    • Parámetros online como el SAC (Spectral adsorption coefficient at 254 nm) describen el comportamiento de losmicrocontaminantes solo parcialmente

    • El metoprolol mostró una mayor correlación con el parámetro SAC que el 1H-benzotriazole

    • El HRT debe tenerse en cuenta a la hora de tomar las muestras

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 12

    Fluctuaciones diarias: Importancia del tiempo de retenciónhidráulica (HRT)

    Estrategias de monitorización

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 13

    Evaluación de diferentes sistemas de tratamiento

    Estrategias de monitorización

    Filtros de carbón activado granular (GAC) en serie (escala laboratorio)

    EBCT: 14 min (7 min:GAC1 + 7 min:GAC2), flujo descendente

    Efluente secundario

    Duración: 170 d, Volumen: 34.430 BV

    Localización: LFKW EDAR urbana (Stuttgart)

    GAC-GAC

    Ozonización

    Pequeña escala, discontinuo

    Efluente secundario

    HRT: 25 min

    Concentración O3: 1,7 mg/L / 3,1 mg/L

    mg O3/mg DOC: 0,.22 / 0,41

    Localización: LFKW EDAR urbana (Stuttgart)

    OzonoLa eficiencia de eliminación de losmicrocontaminantes depende delproceso empleado.Cada proceso de tratamientodebería ser monitorizado en base acontaminantes con eliminación baja-moderada

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 14

    Evaluación de diferentes sistemas de tratamiento

    GAC-GAC

    Estrategias de monitorización

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    35000

    1H

    -BTA

    4H

    -5H

    BTA CB

    Z

    DEE

    T

    HH

    CB

    HH

    CB

    –O

    H

    LDC

    MTL

    OTN

    E

    TCP

    P

    TCS

    NP

    X

    DC

    F

    SFX

    GB

    P

    AH

    TN

    TCEP

    MEC IBU

    Thro

    ugh

    pu

    tV

    olu

    me

    (BV

    )

    GAC-GAC in series, Thr. Volume at 80% MP removal

    1H-BTA4H-

    5HBTACBZ DEET HHCB

    HHCB–OH

    LDC MTL OTNE TCPP TCS NPX DCF SFX GBP AHTN TCEP MEC IBU

    CUR(g/L)

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 15

    Evaluación de diferentes sistemas de tratamiento

    Ozonización

    Estrategias de monitorización

    0102030405060708090

    100

    DC

    F

    MEC IBU

    OTN

    E

    VFX

    TRM

    CB

    Z

    SFX

    DEE

    T

    LDC

    NP

    X

    AH

    TN TCS

    HH

    CB

    4H

    -…

    MTL

    1H

    -BTA

    TCEP

    GB

    P

    HH

    CB

    TCP

    P

    Elim

    inat

    ion

    (%)

    HRT: 25 min, O3: 3.1 mg/L

    Indicadores para monitorizar el proceso

    0,0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    0 15 30 45 60 90 120 180 290

    Ce

    /Co

    HRT (min)

    SFX, 1.7 mg/L O3 SFX, 3.1 mg/L O3

    0,41 mg O3: mg OC + HRT: 25 min

    % Eliminación parámetros convencionalesDQO: 21,6 %TOC: 12,8 %DOC : 10,5%

    • La eliminación de microcontaminantes aumentó condosis de O3 mayores, aunque este incremento dependede las propiedades del contaminante.

    • La eliminación de microcontaminantes aumentó tiemposde contacto mayores (tras 60 min la eliminación adicionalno es tan significativa)

  • 16FCC Aqualia

    Microalgas

    PROYECTO ALL-GAS

  • Water reuse

    Biomethane

    SIMBIOSIS ALGAE AND BACTERIA

    Biofertilizers

    Microalgae

    DQO

    O2

    Bacteria

    CO2

    N,P, C

  • Servicios Ciudadanos

    Eliminación de compuestos farmacéuticos mediante microalgas

    Nuevas tecnologías de tratamiento

    FCC Aqualia 18

    EntradaEDAR

    TRATAMIENTOCONVENCIONAL

    HRAP+DAF

  • Servicios Ciudadanos

    Eliminación de compuestos farmacéuticos mediante microalgas

    Nuevas tecnologías de tratamiento

    FCC Aqualia 19

    Convencional

    Concentración promedio de fármacos (Top 10) a la salida

    ConventionalEffluentInfluentEliminación de fármacos

    con baja eficiencia

    Removal of emerging pollutants in conventional and non conventional urban wastewater treatment plants deElena Villar Navarro

  • 20FCC Aqualia

    Anammox

    PROYECTO ELAN®

  • Servicios Ciudadanos

    FCC Aqualia 21

    ELAN® “ELiminación Autótrofa de Nitrógeno”

    Se utiliza biomasa granular para permitir la coexistencia en una única unidad de los dos tipos depoblaciones microbianas implicadas en el proceso: bacterias oxidantes de amonio que llevan acabo la nitrificación parcial y bacterias anammox que combinan amonio y nitrito para eliminarloen forma de nitrógeno gas

    En el proceso ELAN® la oxidación de amonio a nitrito y la oxidación anóxica de amonio ocurren a lavez en el mismo reactor (nitritación/anammox simultánea)

    Eliminación de PPCPs del sobrenadante de lodos digeridosmediante el sistema ELAN®

  • Patente ELAN®

  • Objetivo de la línea de fangos:

    - Estabilización y reducción de lodos

    - Mejora del balance energético de la EDAR

    Biogás70% CH430%CO2

    Motor

    35 % Electricidad

    50 % Calor

    15 % Pérdidas

    EDAR Guillarei (Tui, Pontevedra)

  • Servicios Ciudadanos

    Eliminación de PPCPs del sobrenadante de lodos digeridosmediante el sistema ELAN®

    FCC Aqualia 24

    19 compuestos estudiados

    Fragancias

    galaxolide (HHCB)

    tonalide (AHTN)

    celestolide (ADBI)

    Antibióticos

    sulfamethoxazole (SMX)

    trimethropim (TMP)

    erythromycin (ERY)

    roxithromycin (ROX)

    Hormonas

    estradiol (E2)

    estrone (E1)

    ethinylestradiol (EE2)

    Antiinflamatorios

    ibuprofen (IBP)

    naproxen (NPX)

    diclofenac (DCF)

    Antidepresivosfluoxetine (FLX)

    citalopram (CTL)

    Antiepiléptico carbamazepine (CBZ)

    Tranquilizante diazepam (DZP)

    Antibacteriano Triclosan (TCS)

    Fabricación de plásticos bisphenol A (BSF)

    200 días de operaciónReactor: 200 L

    Eficiencia de eliminación

    T. Alvarino a, S. Suarez a, E. Katsou b, J. Vazquez-Padinc, J.M. Lema a, F. Omil, 2015

  • Servicios Ciudadanos

    Eliminación de PPCPs del sobrenadante de lodos digeridosmediante el sistema ELAN®

    FCC Aqualia 25

    Eliminación de PPCPs

    Hormonas, NPX, IBP, BSF y ADBI: > 80% eliminación FLX, DCF, CBZ and DZP: < 40% eliminación

    La biodegradación fue el mecanismo predominante en todos los casos

  • Servicios Ciudadanos

    Eliminación de PPCPs del sobrenadante de lodos digeridosmediante el sistema ELAN®

    FCC Aqualia 26

    Influencia de la nitrificación Influencia de la actividad anammox

    Erythromycin

    Influencia del tiempo de retención hidráulico Influencia del diámetro del gránulo

  • Servicios Ciudadanos

    Conclusiones

    FCC Aqualia 27

    Continuar con la investigación en escala real es necesario.

    Algunos parámetros a tener en cuenta para seleccionar el tratamiento aseguir:• Optimización del coste beneficio ( energía, reactivos…)• Eliminación de subproductos de degradacion• Adaptabilidad/ Implantación en las plantas de tratamiento existentes• Escala del proceso• Espectro de acción• Identificar los sistemas de monitorización adecuados

  • Dpto. Innovación y Tecnologíade FCC Aqualia

    Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28