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OPERACIÓN DE UN BRM OSMÓTICO: RETOS Y OPORTUNIDADES

Teresa de la Torre, Marina Arnaldos, Carlos Rodríguez y Jorge MalfeitoBRM2015 Barcelona, 28 de mayo 2015

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Índice

1. Introducción al BRM osmótico (FO-MBR)

2. Estado del arte

3. Métodos de recuperación de la DS

4. Nichos de mercado

5. Selección de la solución extractora

6. Planta piloto FO-MBR

7. Resultados

8. Conclusiones

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Introducción al BRM osmótico

FO-MBR• Externo• Sumergido

(Coday, 2014)

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Introducción al FO-MBR

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Introducción al FO-MBR

Mejora de membranas de FO en los últimos años: Membranas más finas: concentración polarización interna (ICP)) Jw Mejora en los soportes: tortuosidad y porosidad Jw De 1 proveedor a 3-4 en 2 años más competencia, menor coste

¿Por qué FO-MBR?No aireaciónFouling reversibleEliminación de contaminantes emergentesEliminación de boroCustomización del producto: fertirrigación

(Mi and Elimelech, 2009)

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RETOS DE LA FO-MBR Flujo: concentración polarización externa e

interna Acumulación de sustancias:

Bajo flujoSalinidad, nutrientes, tóxicos

DS: económica y pocas pérdidas (paso de sal reversa e incompleta recuperación y bajo ensuciamiento)

Energía Calidad del permeado:

DS orgánica DQODS inorgánica conductividad, SAR

Introducción al FO-MBR

(Achilli et al., 2010)

Js

Jw

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FO-MBR revisión literatura Cornelissen et al. (2006) No aireación (aunque muy efectivo en caso de necesidad) Existencia de un flujo crítico (Luo et al., 2015) Limpieza con contralavado convencional u osmótico altamente efectivo UF+FO-MBR para controlar acumulación de compuestos (Coday, 2014)

(Luo et al., 2015)

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FO-MBR con recuperación de DS

2 opciones:

• Bajo CAPEX: alto flujo y concentración de DS, alto coste energético de

recuperación

• Bajo OPEX: alta superficie de membrana y bajo flujo

Métodos de separación:

• NF: agricultura SAR (NF rechaza divalentes)

• RO: energéticamente más costoso

• Separación sin membranas (calor residual, magnético, cristalización) o UF

calidad de permeado cuestionable

Métodos de recuperación de la DS

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Aguas industriales• Aguas que requieren alta calidad y tratamientos complejos• Aguas con problemas de ensuciamiento (intensos pretratamientos)• Aplicaciones que no requieren separación de la DS• Calor residual

Aguas municipales para reutilización• Reutilización potable• Agricultura: casos con altos niveles de:

• Boro • Microcontaminantes• Sales• Metales pesados

• Industrial• Torres de enfriamiento• Estudiar caso por caso

Nichos de mercado FO-MBR

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Selección de la solución extractoraEnfoques• Se ha realizado una búsqueda de sustancias orgánicas e inorgánicas con una

solubilidad mayor a 1,5M. • Se han descartado sustancias inestables, tóxicas, cancerígenas.

• Modelado:Simulación de Jw y Js basada en el coeficiente de Van’t Hoff y en la difusividad de las sustancias

• Experimental: Caracterización de la DS:

• Estabilidad • Viscosidad• Presión Osmótica• Filtrabilidad• Toxicidad• Conductividad

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Flujo depende de

Coeficiente de Van´t Hoff

Difusividad

π

I.C.P.

Selección de la solución extractora

Modelo simplificado

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Simulación del flujo de agua y sal reverso basado en la difusividad y factor van’t Hoff.

Selección de la solución extractora

Flujo

β

D

π

I.C.P.

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(L/mol)

Selección de la solución extractora Simulación del flujo de agua y de sal reverso basado en la difusividad y

factor van’t Hoff.

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Planta piloto FO-MBR

Planta piloto FO-MBR

Bibliografía:• Corto plazo• Agua residual sintéticaProyecto SANITAS:• Feed: 4 L/min, 1 bar; DS: 1 L/min, 0.5 bar.• Operación en continuo (1 mes por DS)• Fango activo (AS) real• Área de membrana 32.6 cm2

Celda de filtración (CTA, HTI)

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Resultados planta piloto FO-MBR

K4P2O7 HCOOK

• Operación a largo plazo estable y sin ensuciamiento

• Jw similar pero Js menor para K4P2O7 • 3 cont. emergentes medidos en el tanque

de DS al finalizar la experimentación: diclofenaco, 17b-estradiol, and 17a-etinilestradiol ninguno detectado

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Costes de reposición

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- Comparación para 6 LMH de permeado

- Reposición de DS debida a Js y a pérdidas en el permeado de RO (incompleta recuperación)

(Achilli et al., 2010)

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ConclusionesFO-MBR es una tecnología emergente de bajo ensuciamientoOperación de un FO-MBR estable y sin ensuciamiento a largo

plazo y con fango realReto importante acumulación de compuestos y coste

energéticoRequisitos DS: económica y de fácil recuperación Amplias oportunidades en reutilización de aguas: recuperación

de nutrientes, fertirrigación, UFO-MBR, eliminación de contaminantes emergentes, boro, etc.

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AgradecimientosAguas y Servicios de la Costa Tropical de GranadaSubvención del Programa People (Marie Curie

Actions) del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea FP7/2007-2013 bajo el acuerdo REA 289193 (SANITAS Project) www.sanitas-itn.eu

The research leading to these results has received funding from the People Program (Marie Curie Actions) of the European Union’s Seventh Framework Programme FP7/2007-2013 under REA agreement 289193.

This presentation reflects only the author’s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information contained therein.

Gracias por su atención

teresa.torre.garcia@acciona.com

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