TRATAMIENTO DE EFLUENTES RESIDUALES Y REGENERACIÓN DE … · 2017. 6. 9. · Opciones generales de...

TRATAMIENTO DE EFLUENTES RESIDUALES Y REGENERACIÓN DE AGUAS EN EL SECTOR VITIVINÍCOLA

Laboratorio de Ingeniería Electroquímica y Ambiental E3L

Departamento de Ingeniería QuímicaUniversidad de Castilla La Mancha

1. Objetivo

2. Presentación del Grupo TEQUIMA de la UCLM

3. Problemática de la contaminación de aguas en bodegas- Consumo de agua y Caudales de agua residual- Caracterización de las Aguas Residuales emitidas

4. Alternativas de gestión del Problema y Normativa

5. Minimización del consumo de agua y reutilización directa

6. Depuración. Tecnologías habituales y ejemplos.

7. Regeneración y reutilización del agua depurada.

8. El papel de la UCLM y del grupo TEQUIMA

CONTENIDOS

1. OBJETIVO

Objetivo de la Presentación:

Mostrar:

La problemática de los vertidos de efluentes líquidos en el sector vitivinícola

Las posibles formas de gestionar el problema

Conocer las tecnologías de depuración y regeneración más habituales

Proponer:

Las diferentes formas en que la UCLM (grupo de Investigación TEQUIMA) puede colaborar con los profesionales del sector vitivinícola para mejorar su gestión del problema.

2. Grupo TEQUIMA-UCLM

Grupo TEQUIMA(Departamento de Ingeniería Química de la UCLM)

Instituto de Tecnología Química y Ambiental (C. Real) Facultad de CC. y TT. Químicas (C. Real)

Ingeniería Electroquímica y Ambiental (E3L)

Tecnología de Catálisis y de los Materiales

Operaciones de Separación y Tecnología de Polímeros


OBJETIVOS E3L:

Agua Residual Urbana/IndustrialLodos, RSU

Residuos Industriales, Agro-ganaderos y Agro-alimentarios, Bio-ResiduosSuelos Contaminados

DepuraciónEliminación

Valorización (Materia y Energía)Reutilización

Procesos Fisico-químicosProcesos Electroquímicos

Procesos Biológicos


INTEGRANTES E3L:

Dr. Pablo Cañizares Cañizares (CU)Dr. Manuel Andrés Rodrigo Rodrigo (CU)Dr. José Villaseñor Camacho (CU)Dr. Luis Rodríguez Romero (TU)Dr. Justo Lobato Bajo (TU)Dra. Cristina Sáez Jiménez (TU) Dr. Francisco Jesús Fernández Morales (TU) Dr. Javier Llanos López (CD) Dra . Carmen M. Fernández Marchante (CD) Dra Engracia Lacasa Fernández (AD)

Dr. Salvador Cotillas Soriano (post-doc)Dr. Rubén Lopez Vizcaíno (post-doc)Dr .Hector Zamora Triguero (post-doc)

11 PhD en formación:Silvia Barba PiedrabuenaAlexandra RaschitorInmaculada Moraleda NuñezSara Mateo FernándezYeray Asensio RamírezMª Belén Carboneras ContrerasJosé Fernando Pérez SerranoVirtudes Sánchez SánchezMartín Muñoz MoralesMaría Millán EspinarDawany Dionisio

3. PROBLEMÁTICA. Aguas Residuales en Bodegas

- Consumo de agua y Caudales de agua residual• Puntos de emisión• Factores unitarios de emisión• Variabilidad de caudales, factores punta, estacionalidad

- Caracterización de las Aguas Residuales emitidas• Parámetros contaminantes e impacto


(2-5 L / L de vino)

Puntos de emisión de efluentes


Aguas de lavado (aprox 70%)

Aguas de proceso

Aguas de circuitos calefacción/refrigeración


CAUDAL: aprox 2 - 6 L / L vino

Vendimia / No vendimia: 7


Caudales unitarios y factores punta proporcionalmente mayores en bodegas pequeñas:


Caracterización:

Parámetros que necesitan conocerse:

DBO5: Demanda Biológica de oxígeno (mgO2/l)

DQO: Demanda Química de oxígeno (mgO2/l)

SST: Sólidos en Suspensión Totales (mg/l)

NT: Nitrógeno Total (mgN/l)

NTK: NT excepto nitratos

PT: Fósforo Total (mgP/l)

Metales pesados (Cr, Cu, Cd, Ni, Hg, Pb, Zn): mg/L

Conductividad (µS/cm)

pH


DBO5/DQO= 0,55

DBO5/DQO= 0,29

Unidades:CE: micros/cmSST: mg/LDQO: mgO2/LDBO: mgO2/LNTK: mgN/LPt: mg/P/L

4. Alternativas de Gestión del Problema

Prioridades en la gestión de efluentes

1. Minimización.

2. Reutilización interna/directa

3. Tratamiento (valorización)

4. Tratamiento (eliminación)

5. Evacuación/vertido o gestión externa.


GESTIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES

1. Minimizar el consumo.

2. Segregar corrientes y Reutilizar en usos menos exigentes, antes de la depuración/vertido

3. Depuración/vertido

EDAR municipal

EDAR propia



4. Regenerar al agua tras su depuración

EDAR propia



5. Depuración conjunta

EDAR compartida



5. Gestor autorizado

Unidades móviles


Exigencias en la depuración/vertido:

Caso 1: Vertido a cauce público

(Directiva 91/271/CEE)

Parámetro Concentración % Mínimo reducción

DBO5 25 mg/l 70-90DQO 125 mg/l 75SST 35 mg/l 90P 2 mg/l (poblaciones de 10000 a 100000 hab. eq.)

1 mg/l (poblaciones de más de 100000 hab. equ.)80

N 15 mg/l (poblaciones 10000 a 100000 hab. eq)10 mg/l (poblaciones de más de 100000 hab. eq.)

70-80


Exigencias en la depuración/vertido:

Caso 2: Vertido a colector municipal

(Normativa local)

Parámetro Concentración % Mínimo reducción

DBO5 500 mg/l 70-90DQO 900 mg/l 75SST 500 mg/l 90pH 6-9 --

Conductividad 2500 µS/cm --


Exigencias en la regeneración y reutilización:

Normativa: Real Decreto 1620/2007(BOE 8-12-2007):

Tabla 5: Anexo IA, del Real Decreto: CRITERIOS DE CALIDAD PARA LA REUTILIZACIÓN DE LAS AGUAS SEGÚN LOS USOS.


Exigencias en la regeneración y reutilización:

Normativa: Real Decreto 1620/2007(BOE 8-12-2007):

Parámetros que necesitan conocerse:

Huevos de Nemátodos Intestinales ( Nº/10 L)

E. Coli: (UFC/100 ml)

SST: Sólidos en Suspensión Totales (mg/l)

Turbidez (NTU)

NO3- (mgN/l)

Conductividad (µS/cm)


USOS:• Reutilización agrícola y forestal

• Reutilización industrialAgua de refrigeraciónAgua de limpieza (Industria alimentaria: solo para casos de NO Contacto con alimentos. RD 14/2003, apartado 2.1.b )

• Reutilización ornamental y recreativaFuentes urbanasEstanques

• Mejora y preservación del medio naturalRegeneración de acuíferos

• Reutilización urbana (Prohibido en hospitales)

Lucha contra incendiosRiego de jardines, campos de golfLimpieza de callesLimpieza de automóvilesUsos domésticos no potables(se prohibe el uso potable)

5. MINIMIZACIÓN del consumo de agua y reutilización directa

Opciones generales de minimización de vertidos:

• Utilizar métodos de limpieza secos o minimizar el uso del agua en el lavado (mangueras

de alta P y bajo Q)

• Racionalizar el uso del agua para el lavado de suelos, máquinas, etc.

• Eliminar los residuos sólidos sin el uso del agua (destortado de filtros)

• Recircular el agua de algunas partes del proceso para posibles usos en otras zonas.

• Desarrollar campañas informativas y formativas, destinadas a fomentar el ahorro, el

aprovechamiento y la no-contaminación.

• Eliminar pérdidas por conducción y transporte. Correcto mantenimiento de depósitos y

tuberías

• Primar el bajo consumo y penalizar lo contrario.

6. DEPURACIÓN. Tecnologías habituales y Ejemplos

Segregación de corrientes Esquema general de un proceso de depuración Tecnologías mas habituales. Ventajas e inconvenientes. Ejemplos Generación de lodos y vías de gestión

6. DEPURACIÓN.

Consiste en agrupar corrientes residuales con características similares de forma que su depuraciónsea lo menos costosa posible.

Criterios de segregación de corrientes para depuración :

A colector municipalA colector municipal

Corrientes a depurar

Corrientes a depurar con

elevado valor de DQO

Corriente sin necesidad de

depurar

Corriente sin necesidad de

depurar

Corrientes a depurar con

elevada conductividad

a) Criterio 1 b) Criterio 2

tratamientotratamiento tratamiento

6.1. Primer paso: Segregación de corrientes.

6.2. DEPURACIÓNEsquema habitual:

Tratamiento primarioFísicos (Homogeneización de Q y Eliminación de sólidos), óFísico-Químicos (Eliminación de sólidos, sales, neutralización, posibles tóxicos)

Tratamiento secundario Biológico (Eliminación materia orgánica biodegradable)

Tratamiento Terciario o de RegeneraciónFiltración, Oxidación avanzada, Trat. Electroquímicos, Membranas

Vertido

Reutilización

LODOS

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO PRIMARIO: Tratamientos Físicos:

• Homogeneización de Caudales

• Eliminación de sólidos: Tamizado (REJAS, TAMICES)

Rasquetas

Canal de entrada

Cinta transporte de sólidos

Nivel de agua

Resguardo

Rejas con limpieza automática

6. DEPURACIÓN.


• Eliminación de sólidos: Tamizado (REJAS, TAMICES)

6. DEPURACIÓN.

• Opcional: desarenado/desengrasado


• Eliminación de sólidos: Decantación

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO PRIMARIO: Tratamientos Físico-químicos

Coagulación/Floculación

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO SECUNDARIO: Habitualmente biológico

Eliminación materia orgánica biodegradable Moderados costes de operación En ocasiones, elevadas necesidades de espacio Reto: estacionalidad de vertidos

Método Necesidades de Espacio

Costes de operación

Eficacia Dificultad en suControl

Lodos activos (incluye SBR)

Moderada Moderado-alto Alta Media

Lechos bacterianos

Baja Moderado Alta Media

BiomembranaMBR

Baja Moderado-alto Alta Media

Anaerobio UASB ó AnMBR

Baja Moderado Alta Algo elevada

Lagunaje Alta Muy bajo Moderada Muy baja

Humedales SSF Alta Bajo Moderada-alta Baja

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO 2º BiológicoAerobios: Lodos Activos (en continuo)

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO 2º BiológicoAerobios: Lodos Activos (en SBR)

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO 2º BiológicoAerobios: Lechos Bacterianos

6. DEPURACIÓN.

TRATAMIENTO 2º BiológicoAerobios: Bioreactor de membranas

6. DEPURACIÓN.

1

6

2

5

4

3

1. Lecho de Lodos

2. Zona de ascenso L, G y flóculos

3. Zona de sedimentación 4. Deflectores

5. Extracción gas

6. Rebose

TRATAMIENTO 2º BiológicoAnaerobios: Tratamiento Anaerobio (reactor UASB) o AnMBR

6. DEPURACIÓN.

Tecnologías naturales o de bajo coste: Lagunajes

6. DEPURACIÓN.

Tecnologías naturales o de bajo coste: Humedales Artificiales

6. DEPURACIÓN.

6.3. GESTIÓN DEL FANGO

LINEA DE FANGOS

6. DEPURACIÓN.

6.4. EJEMPLOS

Lodos Activos: 3SBR: 2MBR: 6Humedal: 1

6. DEPURACIÓN.

7. REGENERACIÓN y REUTILIZACIÓN del agua depurada

Tratamiento TERCIARIO/ REGENERACIÓN:

Filtración convencionalProcesos Electroquímicos

Procesos de MembranaDesinfección

Eliminación materia orgánica NO biodegradable, nutrientes, turbidez Eliminación de conductividad Desinfección

Mayores costes de operación

Pocas necesidades de espacio. Sistemas compactos Muy eficaces No les afecta la estacionalidad Garantizan la reutilización

7. REGENERACIÓN y REUTILIZACIÓN

Calidad del agua

Leyenda:

1: Agua natural 2: Agua potable.

3: Agua residual bruta. 4: Agua residual tratada

5: Agua regenerada tras tratamientos terciarios.

Secuencia temporal

1

25

3

4

Escala comparativa de la calidad del agua según la transformación que sufre ésta en el tiempo con los tratamientos aplicados y en función del uso o destino.

Filtración convencional

Entrada Agua Turbia

Salida Agua

Filtrada

Lecho

(Las partículas de contaminación se quedan atrapadas entre los huecos del lecho de arena )


Filtros de piscina

Carbón activo

Filtros a presión

Filtración convencional


Electro-oxidación: eliminación de materia orgánica no biodegradable

Electro-desinfección: Eliminación de microorganismos para regeneración de aguas


Electro-coagulación: eliminación de turbidez, materia orgánica y nutrientes para regeneración de aguas

+ -


Filtración con membranas

Retención de sustancias de diferentes tamaño al atravesar una membrana

AlimentaciónRechazo

Permeado



Retención de sustancias de diferentes tamaño al atravesar una membrana



Electro-desinfección: Eliminación de microorganismos para regeneración de aguas

Anode Cathode

influent

effluent gases

Electrodesinfección: ataque a microorganismosmediante especies químicas generadas medianteelectrólisis o por contacto directo con electrodos

power supply

Gases

-

+

H2O

H+ + O2

e- e-

H2 + OH-

H2O

Red

OxDirect

oxidation

e-

Ox

Red

e-

Direct reduction

Med. Red

Med.Ox

Red

Ox Indirect oxidation

e-

Med. Ox

Med. Red

e-

Indirect reduction

Red

Ox

Anode (+)

e -

R

RO*

R*

RO

Masstransport

Electrochemicalreaction

Interface

Electrolytee-

Interface

R

RO

R

RO

H2O

OH·

Anode (+)

Masstransport

Electrochemicalreaction

Electrolyte

OZONIZACIÓNAire + ozono

Agua bruta Agua desinfectada

Aire + ozono

Agua bruta Agua desinfectadaDosificación de ozono

RAYOS UV CLORACIÓN• Adición de cloro gaseoso, dióxido de cloro, ohipoclorito sódico (lejía)

hipocloritoAdición en canal

ADICIÓN DE CLORO AL AGUA

Otras opciones de desinfección


8. El papel de la UCLM y el laboratorio E3L

Colaboración con Laboratorio E3L-UCLM:

1. Prestación de servicios

2. Desarrollo de Tecnología (I+D)

3. Colaboración en ámbito docente: movilidad de alumnos formados

Experiencias previas

Colaboración con E3L:

1. Prestación de servicios: Convenio UCLM con Empresa o Asociación de Empresas

Asesoramiento ante ofertas de plantas de depuración/regeneración

Seguimiento analítico

Seguimiento del proceso en continuo, paradas y/o arranques y propuesta de soluciones

Cálculos de diseño de ingeniería básica



2. Desarrollo de Tecnología (I+D): Convenio UCLM con Empresa o Asociación de Empresas

Aparición de problemas en la frontera de lo conocido

Tests de tratabilidad ante cambios en la composición del agua

Propuesta de soluciones en base a estudios:a) Teóricos: barrido del background a nivel mundialb) Con evidencia experimental


Programas de la U.E.

Planes Nacionales

Planes Autonómicos

Empresa Privada UNIVERSIDAD

Contratación

Búsqueda de financiación externa en I+D oficial: formación de consorcios UCLM-Empresa o subcontratación UCLM



3. Colaboración en ámbito docente: movilidad de alumnos

Alumnos de Máster en Ingeniería y Gestión Medioambiental- Titulados en Ciencias o Ingenierías- Realización de Trabajo Práctico final con objetivos concretos, con tutor UCLM- 16 ediciones consecutivas

Aguas Residuales Residuos Sólidos/Suelos Contaminados Emisiones atmosféricas


8. El papel de la UCLM y el Grupo TEQUIMA

Colaboración con TEQUIMA-UCLM: Experiencia Previa

Diseño básico EDAR fábrica de Quesos (CR)

Estudio de toxicidad de detergentes en Industria Cervezera (Madrid)

Análisis de opciones de EDAR en Fábrica de Mostos (CR)

Seguimiento EDAR Urbanización Chalets (TO)

Diseño sistemas de depuración en Central Termosolar (CR)

Tratamiento de aguas ácidas Refinería (CR)

Sistema gestión Integral de Aguas en Industria Farmaceútica (TO)

Estudio de calidad de vertidos y análisis de mejora de EDARs Guadiana (CHG)

Gracias por su atención

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

mailto:[email protected]




TRATAMIENTO DE EFLUENTES RESIDUALES Y REGENERACIÓN DE … · 2017. 6. 9. · Opciones generales de...

Documents

Transcript of TRATAMIENTO DE EFLUENTES RESIDUALES Y REGENERACIÓN DE … · 2017. 6. 9. · Opciones generales de...