Diseño de un sistema de regeneración de agua residual incluyendo separación e identificación de microplásticos (Q diseño 1000 m3/d)

Abstract

[ES] Hoy en día uno de los materiales más extendido y utilizado en el mundo es el plástico. Debido a sus buenas características (flexible, duro, ligero…) y sobre todo a su bajo precio, se ha utilizado este tipo de material para que nuestras vidas sean más fáciles y sencillas. Por estos motivos, la cantidad producida de materiales plásticos es muy elevada, alrededor de 500 millones de toneladas anuales. Actualmente estos materiales no se están gestionando correctamente, lo que provoca la contaminación en el medio terrestre, pero también cada vez más en el medio marino. Diferentes estudios muestran que más del 80% de la basura que podemos encontrar en los océanos corresponden a materiales plásticos de diferentes tamaños. El tamaño de plástico que más preocupa en estos momentos es el del microplástico (tamaño de partícula < 5mm), ya que este rango de tamaño es capaz de adsorber contaminantes y además, de ser ingerido por los animales marinos, acabando finalmente en el sistema digestivo de los seres humanos debido a su acumulación en la cadena trófica. Debido a esta contaminación que está ocurriendo en nuestras aguas, este Trabajo Fin de Máster se centra en la identificación y separación de microplásticos procedentes de productos de uso domésticos como dentífricos, productos de limpieza... que se encuentran en las aguas residuales urbanas. Además, se realizan ensayos en el laboratorio para separar microplásticos sintéticos empleando un lecho de arena. Para realizar la identificación de las micropartículas se ha empleado la técnica del F-TIR, la medición del tamaño de partículas y el análisis de la turbidez, por otro lado, para la separación, las técnicas utilizadas son el tamizado y la filtración. A partir de los resultados experimentales se ha podido observar que el filtro de arena es capaz de retener las micropartículas, pero para que esta retención sea la más óptima posible se deben controlar variables del proceso como son la altura del lecho, el caudal y la tipología del plástico. Finalmente se realiza el diseño de un filtro de lecho de arena como tratamiento terciario para una EDAR (Estación Depuradora de Agua Residual) a partir de los resultados experimentales y se realiza el estudio económico de éste.

[CA] Actualment un dels materials més utilitzat en el món és el plàstic. A causa de les seues bones característiques (flexible, dur, lleuger…) i sobretot al seu baix preu, s'ha utilitzat aquest tipus de material perquè les nostres vides siguen més fàcils i senzilles. Per aquests motius, la quantitat produïda de materials plàstics és molt elevada, al voltant de 500 milions de tones anuals. Actualment aquests materials no s'estan gestionant correctament, la qual cosa provoca la contaminació en el medi terrestre, però també cada vegada més en el medi marí. Diferents estudis mostren que més del 80% del fem que podem trobar en els oceans corresponen a materials plàstics de diferents grandàries. La grandària de plàstic que més preocupa en aquests moments és el del microplástic (tamany de partícula < 5mm), ja que aquest interval de tamanys és capaç d’adsorber contaminants i a més, de ser ingerit pels animals marins, acabant finalment en el sistema digestiu dels éssers humans a causa de la seua acumulació en la cadena tròfica. A causa d'aquesta contaminació que està ocorrent en les nostres aigües, aquest Treball Fi de Màster es centra en la identificació i separació de microplástics procedents de productes d'ús domèstics com dentifricis, productes de neteja... que es troben en les aigües residuals urbanes. A més, es realitzen assajos en el laboratori per a separar microplástics sintètics utilitzant un llit d'arena. Per a realitzar la identificació de les micropartícules s'ha utilitzat la tècnica del F-TIR, el mesurament del tamany de partícules i l'anàlisi de la terbolesa, d'altra banda, per a la separació, les tècniques utilitzades són el tamisat i la filtració. A partir dels resultats experimentals s'ha observat que el filtre és capaç de retindre les micropartícules, però perquè aquesta retenció siga la més òptima possible s'han de controlar variables del procés com són l'altura del llit, el cabal i la tipologia del plàstic. Finalment es realitza el disseny d'un filtre de llit d'arena com a tractament terciari per a una EDAR (Estació Depuradora d’Aigua Residual) a partir dels resultats experimentals i es realitza l'estudi econòmic d'aquest.

[EN] Today one of the most widespread and used materials in the world is plastic. Due to its good characteristics (flexible, hard, light…) and especially its low price, this type of material has been used to make our lives easier. For these reasons, the quantity of plastic materials produced is very high, around 500 million tonnes per year. These materials are currently not being properly managed, leading to pollution in the terrestrial environment, but also increasingly in the marine environment. Different studies show that more than 80% of the garbage that we can find in the oceans corresponds to plastic materials of different sizes. The most worrying plastic size at the moment is that of microplastic (particle size < 5mm), since this size range is capable of adsorbing contaminants and in addition, being ingested by marine animals, finally ending up in the digestive system of human beings due to its accumulation in the trophic chain. Due to this pollution that is occurring in our waters, this Master’s Finish Work focuses on the identification and separation of microplastics from household products such as toothpastes, cleaning products... found in urban wastewater. In addition, laboratory tests are carried out to separate synthetic microplastics using a sand bed. For the identification of microparticles have been used the F-TIR technique, the measurement of particle size and the analysis of turbidity, on the other hand, have been used for separation the techniques of sieving and filtration. From the experimental results it has been possible to observe that the sand bed is able to retain the microparticles, but for this retention to be the most optimal possible process variables such as the height of the bed, the flow and typology of the plastic must be controlled. Finally, the design of a sand bed filter is carried out as a tertiary treatment for a WWTP (Wastewater Treatment Plant) based on the experimental results and the economic study is carried out.