DESENVOLUPAMENT DEL NOU SISTEMA DE TRACTAMENT D’AIGÜES RESIDUALS URBANES E INDUSTRIALS, PER A LA SEVA REUTILITZACIÓ, ANOMENAT AEMBBR-MBR®, UNINT LES TECNOLOGIES DE LLIT MÒBIL (MBBR) I DE BIOREACTOR DE MEMBRANES (MBR)

El projecte ha estat desenvolupat dins del programa RIS3CAT promogut pel Departament d’ACCIÓ de la GENERALITAT DE CATALUNYA i finançat parcialment pel Fons Europeu de desenvolupament Regional (FEDER)

Sra. Carmen Castelao Salvador: Directora de projecte. Apoderada de Biología y Filtración, S.L.

Dr. Martí Crespi Rosell: Director Tècnic del projecte i Director del Laboratori de Control de la Contaminació Ambiental de l’INTEXTER, entitat de la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya).

Ing. D. Josep Petit Mitjans: Director tècnic adjunt. Enginyer a emèrit.

Ing. Sr. Jordi Pont Salido i Dra Xuefei Yang: Responsables de les operacions i control de les plantes pilot

Dra. Mercedes Vilaseca Valvé: Consultora, subdirectora del Laboratori de Control de Contaminació Ambiental INTEXTER (UPC)

Dr. Víctor López-Grimau: Consultor, profesor de la UPC i col·laborador de l’INTEXTER (UPC).

ABSTRACT

La empresa BIOLOGÍA Y FILTRACIÓN, S.L., (BIO-FIL)^®, en col·laboració amb Intexter (UPC), ha desenvolupat un nou sistema de tractament biològic d’aigües residuals municipals i industrials, mitjançant el qual permet obtenir una qualitat d’aigua totalment reutilitzable, tant en el cas de les aigües municipals com en la majoria de les aigües provinents de processos industrials. L’estudi s’ha desenvolupat a la Planta Depuradora Municipal de la ciutat de Manresa (Barcelona) tractant en paral·lel les mateixes aigües que la planta real. En el cas de les aigües residuals industrials, l’aigua provenia d’una indústria d’acabats tèxtil.

OBJECTE DE L’ESTUDI

En les aigües residuals de procedència urbana, l’objecte de l’estudi i desenvolupament de la nova tecnologia va consistir en saber quin augment de càrrega orgànica (cabal m³ x KgDBO/dia), podia tractar una planta depuradora existent que opera amb sistemes de depuració tradicionals (fangs actius o sistema seqüencial), sense necessitat de fer nova obra civil. En el cas de les plantes per a aigües residuals domèstiques de nova construcció, l’objectiu va ser quina reducció d’espai (superfície-volum) es pot aconseguir amb aquest nou sistema respecte als sistemes tradicionals.

En el cas de les aigües residuals d’una indústria tèxtil, va consistir en estudiar fins a quin punt s’aconsegueix eliminar a la vegada la càrrega orgànica i el color, a fi d’obtenir una qualitat d’aigua reutilitzable per a nous processos de tintura.

DESENVOLUPAMENT DE L’ESTUDI

El nou sistema de tractament d’aigües residuals per a la seva reutilització anomenat AEMBBR-MBR és un sistema biològic innovador en el món de les aigües residuals domèstiques i industrials, on es combinen les tecnologies de llit mòbil (MBBR) i el sistema de bioreactor de membranes (MBR), ambdós sobradament provats.

Els estudis s’han realitzat en dues plantes pilot construïdes a efecte per a l’estudi. Pel cas de les aigües de procedència municipal, planta pilot 1, s’ha construït una planta a escala 1/27.500 (u vint-i-set mil cinc-cents), a partir de les dades subministrades per a la pròpia empresa explotadora de la planta de tractament d’aigües de Manresa. Per al disseny d’aquesta planta pilot, es van prendre les dades de cabals i càrregues orgàniques mitges tractades durant l’any 2017, a la EDAR de Manresa. Les plantes pilot es composen d’un reactor anòxic i d’un reactor biològic híbrid AEMBBR-MBR com es veu en el diagrama inicial.

En l’estudi de les aigües residuals industrials, la planta pilot 2 es va construir un 50% més petita que la planta 1, ja que els cabals a tractar eren més menors. Aquesta planta va ser operada per la llicenciada en enginyeria tèxtil Xuefei…on d’aquest treball va obtenir un doctorat en grau d’excel·lència.

EN QUÈ CONSISTEIX EL NOU SISTEMA?

El sistema AEMBBR-MBR^®, consisteix a unificar en un únic (híbrid biològic), el llit mòbil (MBBR) i el sistema de bioreactor de membrana (MBR).

El primer (MBBR) consisteix a introduir un sistema de fangs actius, uns rebliments plàstics dissenyats per a aquesta finalitat, fabricats i patentats per BIO-FIL^® on s’acumulen colònies de bacteris, afavorint la degradació de la matèria orgànica i la transformació dels components nitrogenats (NH, NO i NO2) en gas N i aigua. És aquest augment de la concentració de biomassa al reactor el que permet fer front a l’augment de la càrrega orgànica esmentada, però el sistema necessita una clarificació tradicional o un sistema de flotació DAF, per separar les fases liquida i solida .

El segon sistema (MBR) consisteix a introduir també en un sistema de fangs actius un conjunt de membranes d’ultrafiltració, que també permet tractar una major càrrega orgànica a causa d’una major concentració de biomassa (fins a 15 -20 g/l) a causa de la barrera formada per les membranes sobre els fangs. El sistema elimina la sedimentació secundària, la qual cosa afavoreix la qualitat de l’aigua.

Amb aquest sistema s’aconsegueixen dos objectius; una edat molt superior dels fangs que permet una major capacitat de tractament de l’ordre de 3 a 5 vegades, reté els anomenats contaminants emergents (interruptors disjuntius, fàrmacs, residus de fàrmacs, pràcticament al 100% de bacteris i un percentatge important de virus). En el cas de les aigües residuals de tota mena, també és possible eliminar el 99% del color.

L’aigua tractada a la planta pilot 1, provenia del desbordament del dipòsit primari de decantació de la planta real, és a dir, sense greixos i sòlids, la mateixa aigua que es tractava en els sistemes biològics de l’esmentada planta. L’aigua de la indústria tèxtil que arribava a través de contenidors eren extretes del dipòsit d’homogeneïtzació de la planta tèxtil, en el cas estudiat, es van dur a terme successius processos de tintura amb total èxit amb les aigües tractades, tal com ho veiem en els exemples finals.

COST I DURADA DE L’ESTUDI

El cost total del projecte ha estat de 324.700 Euros (tres-cents vint-i-quatre mil set-cents), incloent la compra de les dues plantes pilot, la compra d’equips, consumibles i costos de personal. Per dur a terme l’estudi, es va contractar un enginyer de grau mitjà en exclusiva per al projecte, en el cas de les aigües industrials ja s’ha comentat en l’apartat desenvolumament del estudi. Aquest projecte s’ha finançat amb fons propis, préstecs bancaris i una participació no reemborsable de fons FEDER, a través d’ACCIÓ (Generalitat de Catalunya).

La durada de l’estudi ha estat de 30 mesos, va començar el mes de gener de 2019 i va finalitzar al març del 2021. La durada prevista era de 24 mesos, però degut a diverses interrupcions pels temporals Glòria i Filomena, l’aigua que es rebia de la decantació primària de la depuradora de Manresa contenia llots i residus que arribaven a la planta degut a l’arrossegament dels temporals.

Finalment, l’execució del projecte ha estat un èxit tal com veurem en les següents conclusions.

CONCLUSIONS

1. En la planta pilot 1, la dedicada al tractament d’aigües municipals, s’ha aconseguit tractar una càrrega 3,8 vegades superior en equivalència a la que actualment tracta la Depuradora Municipal de Manresa.
2. Eliminació del 99% de DBO5 (càrrega orgànica) i NTK (nitrogen total), ambdós <10 ppm.
3. Terbolesa <2,5 NTU.
4. La surperfície-volum a ocupar per una planta de nova construcció, podria ser com a mínim del 50%.
5. L’aigua obtinguda és totalment reutilitzable, sense necessitat d’utilitzar cap tipus de reactiu químic.
6. Pot ser injectada per a la recàrrega d’aqüífers, neteja de carrers, rentat de cotxes, sanejament de zones contaminades per adobs com la Manga del Mar Menor, l’Albufera de València, aiguamolls, llacs i llacunes en general, com el llac Titicaca.
7. L’estalvi d’energia elèctrica s’ha estimat en un 30-35%.
8. En aigües residuals industrials, poden ser reutilitzades total o parcialment per a processos de producció successius, segons el tipus d’aigua, en alguns casos caldria un sistema d’osmosi inversa o desinfecció.
9. El treball complet es publicarà en breu a la nostra pàgina web de BIOLOGÍA Y FILTRACIÓN, S.L. https://www.bio-fil.es

Mostres d’aigua crua i d’aigua tractada mitjançant el sistema AEMBBR-MBR

Aigua municipal abans i després del tractament

Aigua tèxtil abans i després del tractament

MOSTRES DE TEIXIT DE COTÓ TENYITS EN DIFERENTS PROCESSOS

Premis:

Agraïments

Consorci d’Aigües de Manresa.

Depuradora Municipal d’Aigües de Manresa.

Dr. Martí Crespi Rosell.

Dra. Mercè Vilaseca Valví.

Dr. Víctor López-Grimau.

Josep Petit BIO-FIL S.L.