El rol de la tecnología de membranas en la transformación de las EDAR convencionales en estaciones de recuperación de recursos: efecto sobre el proceso de fangos activados

Abstract

[ES] El tratamiento actual de depuración implantado en la mayoría de las depuradoras considera el agua residual como un residuo a gestionar y no como una fuente de recursos que se puedan recuperar. Sin embargo, motivado por un incremento en la sensibilización ambiental y el desarrollo de la legislación ambiental, el estudio de la depuración de las aguas residuales se está centrando en lograr convertir las estaciones depuradoras de agua residual en estaciones de recuperación de recursos. Esta transformación acerca el campo de la depuración del agua residual urbana hacia un tratamiento sostenible que permita llevar a cabo una economía circular, al poder aprovechar los ahora llamados residuos, como fuente de recursos. Uno de los actuales objetivos que se desea alcanzar para una estación de recuperación de recursos, es lograr obtener la mayor valorización energética posible. Esto consiste fundamentalmente en incrementar el papel de los procesos anaerobios en la depuración, sustituyendo a los aerobios. De esta manera se incrementa la cantidad de biogás producido a la vez que se reducen las necesidades energéticas. Una de las maneras de conseguir potenciar el tratamiento anaerobio consiste en el empleo de membranas de filtración como etapa previa al tratamiento biológico. Mediante la filtración se logra destinar la mayor parte de la DQO de entrada (toda la fracción suspendida y parte de la soluble) al digestor anaerobio, para su posterior valorización energética. La corriente de agua que no es retenida en la membrana, el permeado, es llevada al tratamiento biológico (de acuerdo a los requisitos de vertido). Al estar formada esta corriente tan solo por parte de los contaminantes solubles, se consigue incrementar la capacidad de tratamiento del reactor biológico. Esto es posible reduciendo el tiempo de retención hidráulico de operación (y con ello el volumen del reactor) e incrementando el tiempo de retención celular, al haber una menor concentración de sólidos, para asegurar la eliminación de nitrógeno e incluso incrementar la eliminación de sustancias prioritarias. De entre las ventajas de la aplicación de una etapa de filtración, cabe destacar la facilidad de su implantación, al no requerir cambios profundos en el esquema actual de depuración, siendo factible poder emplear las estructuras existentes en la EDAR. Los escasos trabajos sobre la filtración directa del agua residual están enfocados al estudio del proceso de filtración, para poder determinar las condiciones de operación óptimas. El presente trabajo final de máster busca complementar esa información con el estudio de la calidad del permeado y la tratabilidad de este. En primer lugar, se analizará la posible influencia de distintos parámetros de operación (como el flujo de permeado o concentración de sólidos suspendidos) sobre la calidad del permeado. En segundo lugar, mediante herramientas de simulación se estudiará la tratabilidad del permeado obtenido, proponiendo unas condiciones de operación p

[CA] El tractament actual de depuració implantat en la majoria de les depuradores considera l'aigua residual com un residu a gestionar i no com una font de recursos que es puguen recuperar. No obstant això, motivat per un increment en la sensibilització ambiental i el desenrotllament de la legislació ambiental, l'estudi de la depuració de les aigües residuals s'està centrant a aconseguir convertir les estacions depuradores d'aigua residual en estacions de recuperació de recursos. Esta transformació acosta el camp de la depuració de l'aigua residual urbana cap a un tractament sostenible que permeta dur a terme una economia circular, al poder aprofitar els ara cridats residus, com a font de recursos. Un dels actuals objectius que es desitja aconseguir per a una estació de recuperació de recursos, és aconseguir obtindre la major valoració energètica possible. Açò consistix fonamentalment a incrementar el paper dels processos anaerobis en la depuració, substituint als aerobis. D'esta manera s'incrementa la quantitat de biogàs produït al mateix temps que es reduïxen les necessitats energètiques. Una de les maneres d'aconseguir potenciar el tractament anaerobi consistix en l'ús de membranes de filtració com a etapa prèvia al tractament biològic. Per mitjà de la filtració s'aconseguix destinar la major part de la DQO d'entrada (tota la fracció suspesa i part de la soluble) al digestor anaerobi, per a la seua posterior valoració energética. El corrent d'aigua que no és retinguda en la membrana, el permeado, és portada al tractament biològic (d'acord amb els requisits d'abocament). A l'estar formada este corrent tan sols per part dels contaminants solubles, s'aconseguix incrementar la capacitat de tractament del reactor biològic. Açò és possible reduint el temps de retenció hidràulic d'operació (i amb això el volum del reactor) i incrementant el temps de retenció cel·lular, a l'haver-hi una menor concentració de sòlids, per a assegurar l'eliminació de nitrogen i inclús incrementar l'eliminació de substàncies prioritàries. D'entre els avantatges de l'aplicació d'una etapa de filtració, cal destacar la facilitat de la seua implantació, al no requerir canvis profunds en l'esquema actual de depuració, sent factible poder emprar les estructures existents en l'EDAR. Els escassos treballs sobre la filtració directa de l'aigua residual estan enfocats a l'estudi del procés de filtració, per a poder determinar les condicions d'operació òptimes. El present treball final de màster busca complementar eixa informació amb l'estudi de la qualitat del permeado i la tratabilidad d'este. En primer lloc, s'analitzarà la possible influència de distints paràmetres d'operació (com el flux de permeado o concentració de sòlids suspesos) sobre la qualitat del permeado. En segon lloc, per mitjà de ferramentes de simulació s'estudiarà la tratabilidad del permeado obtingut, proposant unes condicions d'operació per al tractament biològic, que permeta adequar la qualitat als requisits d'abo

[EN] The current wastewater treatment consider wastewater as a waste which need to be managed in stead of consider wastewater as a raw material for obtaining very useful resources. However, due to the increase of environmental awareness and the develop of environmental legislation, the study of wastewater has focused on transformation of wastewater treatment plants in resource recovery facilities. This change is a step further in the paradigm shift in the field of urban wastewater treatment towards a sustainable treatment and circular economy that be able to use wastewater as a source of resources

One of the aims of a resource recovery facilities is to increase the percentage of organic matter that can be valorize in anaerobic digestion. By replacing the aerobic processes to anaerobic processes, its possible to enhance valorization of organic matter at the same that time requirement energetic is reduced. One of the ways to improve the anaerobic digestión is the use of membrane filtration like a pre-treatment of biological treatment. The membrane filtration process will allow the recovery of all suspended organic matter and part of the organic matter soluble in anaerobic digestión, treating in the process of activated sludge only a part of the soluble fraction of the contaminants. In this way the activated sludge process can be operated with low hydraulic retention times (reduced volumes) and high sludgel retention times (necessary to ensure the removal of nitrogen if necessary and increase the removal of priority substances). Another important advantages of membrane filtration process is the easy implementation of this technology, because does not require deep changes on the current treatment train. Furthermore, membrane technology taking advantage of existing infrastructures.

The few studies on direct filtration of wastewater focus on the filtration process to determine optimal operating conditions. This Master¿¿s thesis look for to complement that information with the study of the quality of the permeate and the treatability of this. In first place, the possible influence of different operating parameters (as a permeate flow or suspended solids concentration) over quality of permeate will be analyzed. In second place, treatability of permeate will be studied with simulation tools. This simulations will help to propose operating condictions for the biological treatment, that allow to reach the discharge limits. Furthermore, the operating conditions of SBR reactor will be researched in order to carry out future studies about tratability of permeate of filtration.