Diseño de un biorreactor de membrana con adición de carbón activo para tratar 5.000 m3/día de Agua Residual Urbana eliminando compuestos orgánicos persistentes

Abstract

[ES] La creciente aparición de compuestos orgánicos persistentes (COPs) en las aguas residuales implica la necesidad de buscar tratamientos que permitan la eliminación de estos contaminantes emergentes. De esta forma, se evitará la acumulación de dichos compuestos en el medio receptor. Entre las posibles alternativas al reactor biológico de fangos activos convencional, la implementación de biorreactores de membrana (MBR) ofrece un mayor rendimiento de eliminación de diferentes contaminantes según su diseño, prestando especial atención a la eliminación de COPs. También permite obtener efluentes de mayor calidad, lo que implicaría poder prescindir de tratamientos terciarios. Teniendo en cuenta que los fármacos son uno de los principales contaminantes emergentes y que la presencia de estos es cada vez mayor en las aguas residuales, adquiere elevada importancia su eliminación antes del vertido final al medio receptor. Además, la combinación de un MBR junto con la aplicación de carbón activo al mismo permitiría retener estos contaminantes gracias a la capacidad de adsorción del carbón activo de diferentes compuestos orgánicos, siendo este procedimiento de fácil y rápida aplicación. El presente Trabajo Fin de Máster pretende responder a la necesidad de eliminación de estos contaminantes emergentes presentes en las aguas residuales urbanas mediante el tratamiento de las mismas con sistema combinado de un MBR junto con carbón activo. Así, se estudiará el estado del arte de la implementación de un MBR con carbón activo para el tratamiento secundario de aguas residuales urbanas (ARU). Además, se diseñará este proceso para tratar un caudal de 5.000 m3/día de ARU. Finalmente se realizará una valoración económica para verificar la validación del nuevo diseño técnica y económicamente.

[EN] The increasing appearance of persistent organic compounds (COPs) in wastewater leads to the need to the seek of treatments that allow the removal of these pollutants. In this way, the accumulation of such compounds in the receiving medium will be avoided. Among the possible alternatives to the conventional biological active sludge reactor, the implementation of membrane bioreactors (MBRs) offers a higher performance of elimination of different contaminants according to their design, paying special attention to the elimination of COPs. It also allows you to obtain higher quality effluents, what means being able to do it without tertiary treatments. Considering that pharmaceutical compounds are one of the main emerging pollutants and the presence of them is increasing in wastewater, their elimination before final discharge into the receiving medium becomes of high importance. In addition, the combination of an MBR with the application of active carbon to it would allow these contaminants to be retained thanks to de adsorption capacity of the active carbon for different organic compounds, being this procedure easy and fast to apply. The present Final Master’s Thesis aims to respond to the need for the elimination of these emerging pollutants in urban wastewater by treating them with a combined system of an MBR with active carbon. In this way, the state of the art of the implementation of an MBR with active carbon for secondary treatment of urban wastewater (ARU) will be studied. In addition, this process will be designed to treat a flow rate of 5,000 m3 /day of ARU. Finally, an economic assessment will be carried out to verify the validation of the new design technically and economically.

[CA] La creixent aparició de compostos orgànics persistents (COPs) en les aigües residuals implica la necessitat de buscar tractaments que permeten l'eliminació d'aquests contaminants emergents. D'aquesta manera, s'evitarà l'acumulació d'aquests compostos en el mig receptor. Entre les possibles alternatives al reactor biològic de fangs actius convencional, la implementació de bioreactors de membrana (MBR) ofereix un major rendiment d'eliminació de diferents contaminants segons el seu disseny, prestant especial atenció a l'eliminació de COPs. També permet obtindre efluents de major qualitat, la qual cosa implicaria poder prescindir de tractaments terciaris. Tenint en compte que els fàrmacs són un dels principals contaminants emergents i que la presència d'aquests és cada vegada major en les aigües residuals, adquireix elevada importància la seua eliminació abans de l'abocament final al mig receptor. A més, la combinació d'un MBR juntament amb l'aplicació de carbó actiu al mateix temps permetria retindre aquests contaminants gràcies a la capacitat d'adsorció del carbó actiu de diferents compostos orgànics, sent aquest procediment de fàcil i ràpida aplicació. El present Treball Fi de Màster pretén respondre a la necessitat d'eliminació d'aquests contaminants emergents presents en les aigües residuals urbanes mitjançant el tractament de les mateixes amb un sistema combinat d'un MBR juntament amb carbó actiu. Així, s'estudiarà l'estat de l'art de la implementació d'un MBR amb carbó actiu per al tractament secundari d'aigües residuals urbanes (ARU). A més, es dissenyarà aquest procés per a tractar un cabal de 5.000 m³/dia de ARU. Finalment, es realitzarà una valoració econòmica per a verificar la validació del nou disseny tècnica i econòmicament.