Aplicaciones de las membranas

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Tecnología de Bioreactores de Membrana con
Osmosis Inversa para efluentes mixtos de la
Industria de Curtidos
W.G. Scholz
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CONTENIDO de la PRESENTACION

• Introducción
• Aplicaciones de filtración por membrana
• Principios
• Configuraciones
• Tratamiento con BRM y OI
• Principios del tratamiento con bioreactor de
  membranas
• Planta de Cogeneración para la producción de
  electricidad y tratamiento de efluentes
• planta piloto de BRM
• planta piloto de OI
• Diseño a escala industrial de una planta de BRM y
  OI
• Fiabilidad económica del tratamiento de efluentes
  de curtidorías
• Escala industrial de BRM en Europa

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Por qué usar membranas?

• Reducción de costes de tratamiento
• Reciclaje directo de licores
• Recuperación de agentes químicos
• Reducción del volumen de efluente
• Mejor calidad de efluentes, cumpliendo las normas
  y límites
• compacto y fiable

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Qué es tecnología de membranas?

• Son películas semi-permeables que sólo permiten
  pasar ciertos materiales
• Poros de tamaño definido
• Separan mezclas, incluso soluciones, en los
  elementos que las componen.
• Forzando agua que avance por los poros de la
  membrana que retiene y concentra a los
  componentes de mayor tamaño

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Filtración de membranas por cross-flow
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(No Transcript)
7
(No Transcript)
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Aplicaciones de membranas en la Industria
Presión Aplicación 15 - 60 bares Desalinzación
Concentración Eliminación de metales 10 - 30
bares Desmineralización Concentración Eliminac
ión de color 2 - 10 bares Fractonización
(aceites) Eliminación de Proteinas
Concentración Clarifización 0.5 - 4
bares Clarifización Desinfección
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Tecnología de Bioreactores de Membranas

• Calidad del efluente es fiable y excelente
• Reducción del tamaño de planta - compacto
• Sistema modular - extendible
• Combinación de un sistema biológico de fango
  activado con filtración por membrana
• Alta concentración de micro-organismos
  especializados (20 - 30 g/l)

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Bioreactores de membranas para tratamiento de
efluentes industriales
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Ventajas de Bioreactores de Membranas

• Retención total de especialistas de
  micro-organismos
• Mineralización total de m. organica a CO2 H2O
• Tiempo de retención hidráulico bajo y tiempo de
  retención de fango alto
• Aereación venturi garantiza la máxima
  transferencia de oxígeno
• Mínima producción de lodo en exceso
• Sistema compacto y modular, fácilmente extendible

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Sustancias persistentes y tóxicas en los
efluentes de tenería
Ribera (Pre-remojo, Remojo, Pelambre,
Rendido) - Volumen grande de proteina
biodegradable - Carga de DQO alta, DQODBO 1.5 a
2.2 - Detergentes, agentes de rendido,
biocidas Curtición (Pickle Cromo o Tan.
veg./Syntanes) - Volumen pequeño , DQO alta -
DQODBO 2.0 (cromo) a 10 (veg. syntanes) -
Veg. Tan., syntan., agentes enmascad.
(ftalates) Post-Curtido - Volumen moderado, DQO
alta - DQODBO 2.5 - 6.5 - Veg tans, syntans,
licores de grasa, tintes y acabados
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Tratamiento de aguas de las tenerias de Lorca,
EspañaBioractor de membranas como
pre-tratamiento y Osmosis Inversa para
desalinización

• Objetivo Tratar las aguas residuales de 30
  tenerias
• BRM 5,000 m3/día
• Reducción de compuestos orgánicos (DQO, DBO)
• Reducción de Solidos Suspendidos
• Nitrificación de amonio hasta nitrato
• Osmosis Inversa 4,000 m3/día
• Eliminación de sales
• Reducción de la conductividad
• Eliminación de Cr3 y metales pesados

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Planta de cogeneración en Lorca/España
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Planta de Co-generación

• Central eléctrica de gas
• 8 motores de gas producen 21,000 kW/h
• Intercambiadores de calor para
• Tunel de secado para el lodo 1? y el lodo en
  exceso del bioreactor
• Evaporadores para tratar 1,000 m3/día de
  concentrado de la OI
• Efluente de la planta 1?
• Planta Primaria
• BRM
• OI

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Bioreactor de membranas para tratamiento de
efluente de tenerias (España)
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BRM - Planta piloto
Tanque Bioreactor 3 m3 con areación de Jetox
venturi Ultrafiltración cross-flow (PES), 1/4
tubular (31), 100 kDa, 23 m2, Flux
90-140 LMH _at_ 3.5 bar _at_ 4-5 m/sec
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Bioreactor de Membranas - Lorca
Proceso Ultrafiltración (PES) 1/2 tubular
(31), 100 kDa, Flujo 110 LMH _at_ 3.5
bar _at_ 4.5 m/sec
Parámetros Alimentación Permeado ()
DQO (mg/l) 2,500-3,160 180-420
93 DBO (mg/l) 1,400-1,800 10-25
99 SS (mg/l) 350-550
0 100 NH4-N (mg/l) 220-280 lt1
100 S2- (mg/l) 50-60
lt0.4 100 Cromo (mg/l) 0.9-1.5
0.2-0.3 80 La MLSS en el bioreactor
se mantenía entre 7,000 - 9000 mg/l)
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Rendimiento de BRM
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Planta piloto Osmosis Inversa
Configuración planta piloto Tanque de
alimentación y recirculación 100 litros Filtro
Cartridge (5?m) Tanque permeado y limpieza 25
litros bomba de recirculación y bombas de presion
1-3 12-36 bars Módulos ósmosis inversa Toray,
7m2, lt100 Da, 2 capas de compuesto de poliamida
aromatica Osmónicas , 5m2, lt100 Da, capa fina de
compuesto de poliamida 3-capas Parámetros
operacionales y resultados Ratio recuperación
50-80 Relación flujos_at_50 16.3 - 19.1
LMH Reducción en conductividad 87.4-97.1
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Colleción, bombeo y tratamiento 1?

• Colección y bombeo de las aguas procedentes
• de las tenerias
• Pre-filtración con tamizes a 250?m
• Trampa de grasas
• Tanque de homogenización (4,000 m3) con
  Oxidación de S2-
• Tratamiento primario
• Coagulación (FeCl3)
• Floculación (polímero anionico)
• Sedimentación (clarificador de lamellas)
• Pre-filtration (Conoscreen a 100?m)

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Diagrama de flujo
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Tanque Bioreactor con Aireación Jetox-Venturi
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Planta de Ultrafiltración
7 Bloques con 2 calles cada uno 98 módulos de
ultrafiltración (PES) a 27 m2, 9mm? Tratamiento
de 210 m3/hr Operación Feed and Bleed _at_
4m/sec Alimentación 5,000 m3/día El permeado del
BRM es tratado en la planta de OI para la
eliminación de sales
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Planta de membranas de ultrafiltración
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Plantas de UF y OI
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Osmosis Inversa
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Eficiencia en escala industrial del BRM y OI


Parámetros Alimentación BRM
Permeado () DQO (mg/l) 2,000-4,300
110-550 lt5 99 DBO (mg/l)
800-1,500 lt5 0 100 SS
(mg/l) 200-2270 0 0
100 NH4-N (mg/l) 100- 220
32-42 1-2 99 La MLSS en el
bioreactor se mantenía entre 7,000 - 9000 mg/l
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Osmosis Inversa

• 3 Bloques con 11 módulos espirales de 99.7
  retención de sal
• Tratamiento de 210 m3/hr
• Operación a 20 bares
• Alimentación 5,000 m3/día á 16,000 ?S/cm
• Permeado 4,000 m3/día á 680 ?S/cm
• Concentrado 1,000 m3/día á 79,000 ?S/cm
• El concentrado se trata en evaporadores
  resultando un residuo seco de 10-20t/día

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Rendimiento del BRM y OI
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Balance Económico
Costes Planta UF y OI 2,598 kU Aeración de
Jetox 418 kU Instalación ME
204 kU Obra Civil 960 kU Coste
total 4,800 kU Energía 510 kU
/a Cambios de membrana 300 kU
/a Antiescalante 170 kU
/a Mantenimiento (2.5) 57 kU
/a Capital y costes de operación por m3 lt 1 U
/m3
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Teneria ovina BRM para tratar remojo y
aguas de proceso
Proceso de Filtración cross flow
Ultrafiltración PES, 100 kDa 1/4,
Parámetros Alimentación Bioreactor
Permeado () DQO (mg/l) 5510
3100 392 96 DBO (mg/l)
1590 0 100 SS (mg/l)
1750 16,040 0
100 Flujo 50 LMH _at_ 2 bar a 4,5 m/seg Permite
re-uso para remojo gtgt eliminación de DQO,
biocidas, sólidos sin requerimentos de
pre-tratamiento
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Teneria ovina BRM para tratar remojo y degradar
pesticidas

Pesticidas (µg/l) Alimentación Permeado
() Pesticidas Totales 125.7 10.2
92 Chlorphenvinphos 3.4 0.37
89 Diazinona 32,1 5.5
83 Protoamphos 90.3 4.4
95 Cypermethrina 8.2 ND
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Bioreactores de membranas para tratamiento de
efluentes de tenerias (Holanda)
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BRM establecidos en tenerías
1) Bayern-Leder GmbH Caudal 700 m3/
día Antes Después DQO 7200
mg/l 200-400 mg/l DBO 3800 mg/l lt20
mg/l NH4 700 mg/l lt50 mg/l 2) Lederfabriek
Driesen Caudal 120 m3/ día
Antes Después DQO 12k -18 000 mg/l lt600
mg/l DBO 2000 - 4000 mg/l lt10 mg/l NH4
500 - 600 mg/l lt50 mg/l SST 2500 - 6000
mg/l lt10 mg/l
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Bioreactores de membranas para tratamiento de
afluentes industriales (Irlanda)