Estudio de la influencia de la concentración de Bisfenol A, materia orgánica y sólidos en suspensión durante el tratamiento terciario con un proceso de ultrafiltración. Análisis del efecto de adsorción sobre la membrana

Abstract

[ES] En los últimos años la reutilización de agua se presenta como una necesidad para proteger los recursos hídricos y garantizar la demanda creciente de agua. El agua residual regenerada es una alternativa frente a la escasez de agua y la sobreexplotación de recursos naturales. Es por esto que, en muchas ocasiones se requieren tratamientos terciarios en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales urbanas (EDAR) que, garanticen la calidad del agua tratada. El tratamiento con membranas de ultrafiltración (UF) se presenta como uno de los procesos terciarios capaz de reducir patógenos y contaminantes emergentes, que persisten tras el tratamiento biológico en la EDAR. Uno de los contaminantes habitualmente encontrado en las aguas residuales es el bisfenol A (BPA), que es una sustancia química que se encuentra en plásticos de policarbonato y resinas epoxi, y que está incluida dentro del grupo de los contaminantes emergentes o de preocupación emergente. Las plantas convencionales de tratamiento de aguas residuales con sistemas de fangos activos no son capaces de eliminar por completo el BPA presente en las aguas residuales. Por tanto, permanece en lo que se denomina efluente secundario y existe el peligro de que esta sustancia llegue a los mares o a aguas superficiales, donde puede afectar al medioambiente. Es por esto por lo que se debe recurrir a un tratamiento terciario para eliminar o disminuir su concentración al máximo. Este Trabajo Final de Grado (TFG) tiene por objetivo estudiar la eliminación del BPA de los efluentes secundarios mediante membranas de UF, analizando la posible interacción del contaminante con la materia orgánica y con los sólidos en suspensión que contenga el efluente secundario. Para este estudio se han realizado ensayos de UF haciendo uso de membranas planas de 5 kDa de polietersulfona. Los ensayos se han desarrollado con diferentes concentraciones de BPA y en tres diferentes matrices líquidas: libre de materia orgánica y sólidos en suspensión; con materia orgánica y libre de sólidos; con materia orgánica y con sólidos. Así mismo, se ha estudiado la interacción que presenta el BPA con la membrana de polietersulfona, mediante ensayos en lotes en los que se ha evaluado la adsorción del BPA en la superficie de ésta, y su posterior desorción, para las tres disoluciones o matrices comentadas anteriormente. Cabe indicar que, este trabajo se enmarca dentro de un proyecto de investigación denominado “Eliminación e influencia de los microplásticos y nanoplásticos en biorreactores de membrana y en procesos de regeneración de aguas residuales con membranas” financiado por la Agencia

[CAT] En els últims anys la reutilització d'aigua es presenta com una necessitat per a protegir els recursos hídrics i garantir la demanda creixent d'aigua. L'aigua residual regenerada és una alternativa enfront de l'escassetat d'aigua i la sobreexplotació de recursos naturals. És per això que, en moltes ocasions es requereixen tractaments terciaris en les Estacions Depuradores d'Aigües Residuals urbanes (EDAR) que, garantisquen la qualitat de l'aigua tractada. El tractament amb membranes d'ultrafiltració (UF) es presenta com un dels processos terciaris capaç de reduir patògens i contaminants emergents, que persisteixen després del tractament biològic en la EDAR. Un dels contaminants habitualment trobat en les aigües residuals és el bisfenol A (BPA), que és una substància química que es troba en plàstics de policarbonat i resines epoxi, i que està inclosa dins del grup dels contaminants emergents o de preocupació emergent. Les plantes convencionals de tractament d'aigües residuals amb sistemes de fangs actius no són capaços d'eliminar per complet el BPA present en les aigües residuals. Per tant, roman en el que es denomina efluent secundari i existeix el perill que aquesta substància arribe a les mars o a aigües superficials, on pot afectar el medi ambient. És per això que s'ha de recórrer a un tractament terciari per a eliminar o disminuir la seua concentració al màxim. Aquest Treball Final de Grau (TFG) té per objectiu estudiar l'eliminació del BPA dels efluents secundaris mitjançant membranes de UF, analitzant la possible interacció del contaminant amb la matèria orgànica i amb els sòlids en suspensió que continga l'efluent secundari. Per a aquest estudi s'han realitzat assajos de UF fent ús de membranes planes de 5 kDa de polietersulfona. Els assajos s'han desenvolupat amb diferents concentracions de BPA i en tres diferents matrius líquides: lliure de matèria orgànica i sòlids en suspensió; amb matèria orgànica i lliure de sòlids; amb matèria orgànica i amb sòlids. Així mateix, s'ha estudiat la interacció que presenta el BPA amb la membrana de polietersulfona, mitjançant assajos en lots en els quals s'ha avaluat l'adsorció del BPA en la superfície d'aquesta, i la seua posterior desorció, per a les tres dissolucions o matrius comentades anteriorment. Cal indicar que, aquest treball s'emmarca dins d'un projecte d'investigació denominat “Eliminació i influència dels microplàstics i nanoplásticos en bioreactors de membrana i en processos de regeneració d'aigües residuals amb membranes” finançat per l'Agència Estatal d'Investigació, els investigadors principals de la qual són José Antonio Mendoza Roca i Amparo Bes Piá.

[EN] In recent years, water reuse has become a necessity to protect water resources and guarantee the growing demand for water. Reclaimed wastewater is an alternative to water scarcity and overexploitation of natural resources. For this reason, tertiary treatments are often required in urban wastewater treatment plants (WWTP) to guarantee the quality of the treated water. Ultrafiltration (UF) membrane treatment is one of the tertiary processes capable of reducing pathogens and emerging contaminants that persist after biological treatment in the WWTP. One of the contaminants commonly found in wastewater is bisphenol A (BPA), which is a chemical found in polycarbonate plastics and epoxy resins, and is included in the group of emerging contaminants or contaminants of emerging concern. Conventional wastewater treatment plants with activated sludge systems are not capable of completely removing BPA from wastewater. Therefore, it remains in what is called secondary effluent and there is a danger of this substance reaching the seas or surface waters, where it can affect the environment. This is why tertiary treatment must be used to eliminate or reduce its concentration as much as possible. The objective of this Final Degree Project (TFG) is to study the removal of BPA from secondary effluents by means of UF membranes, analyzing the possible interaction of the pollutant with organic matter and suspended solids contained in the secondary effluent. For this study, UF tests have been carried out using 5 kDa flat polyethersulfone membranes. The tests were carried out with different concentrations of BPA and in three different liquid matrices: free of organic matter and suspended solids; with organic matter and free of solids; with organic matter and solids. Likewise, the interaction of BPA with the polyethersulfone membrane has been studied by means of batch tests in which the adsorption of BPA on the membrane surface and its subsequent desorption have been evaluated for the three aforementioned solutions or matrices. It should be noted that this work is part of a research project called "Elimination and influence of microplastics and nanoplastics in membrane bioreactors and wastewater regeneration processes with membranes" funded by the State Research Agency, whose principal investigators are José Antonio Mendoza Roca and Amparo Bes Piá.