La tecnología MBR como respuesta a los retos ambientales en el tratamiento de efluentes industriales

Módulos de fibra hueca sumergidos en fase de instalación. Fuente: aqualia



02/09/2021
Archivado en: Agua , Nº 231 Mayo/Junio 2021

Hace más de 20 años que aqualia inició su andadura en el desarrollo de proyectos de plantas de tratamiento de aguas residuales con tecnología MBR, observándose un notable incremento en los últimos años. La primera planta MBR urbana de nuestro país, que fue ejecutada por aqualia, data del año 2002, y desde entonces ha aumentado el portfolio de referencias con un buen número de instalaciones tanto de índole urbano como industrial, en diferentes sectores: lácteo, petroquímico, oleícola, bodega o vertidos marpol. En cada caso, se seleccionó la configuración y tipología de membrana que más se adecuaba a las necesidades del proyecto, lo que nos ha hecho adquirir gran experiencia y conocimiento de las distintas soluciones que presenta este mercado, ya se traten de sistemas de membranas sumergidas o externas presurizadas, de fibra hueca, plana… y con distintos tipos de materiales PVDF, PES, PE-C, cerámicos.

Actualmente aqualia se halla inmersa en España en la ejecución de tres contratos para el diseño y construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales industriales basadas en la tecnología MBR, para sectores industriales totalmente distintos, lo que supone un importante reto al trabajar con un amplísimo rango de caudales y cargas contaminantes.

Como datos más reseñables, el sumatorio total de la superficie de membrana que se ha considerado en el diseño de estas plantas alcanza el valor de 174.000 m2 lo que equivaldría a unos 25 campos de fútbol, con los que se garantiza una capacidad de tratamiento en su conjunto de casi 100.000 m3 diarios.

La tecnología MBR permite obtener efluentes de gran calidad aptos para su reutilización o vertido en zona sensible, ocupando mucho menos espacio que los tratamientos biológicos de fangos activos convencionales. Además, otra de sus principales ventajas, es su aplicación en remodelaciones de plantas que necesitan mejorar la calidad del vertido. En la depuración de aguas industriales nos encontramos no solo con que el espacio normalmente reservado para la depuración de aguas es limitado, sino también con que a medida que aumenta la producción dentro de la industria, aumenta el caudal, o que el vertido puede verse modificado debido a cambios en la producción o materias primas utilizadas, además de que la regulación en materia de vertidos es cada vez más estricta.

El largo recorrido de aqualia diseñando y construyendo plantas con tecnología MBR en aguas tanto industriales como urbanas, ha permitido ofrecer a los clientes unas soluciones muy competitivas llegando a aproximarse en orden de inversión a los procesos biológicos convencionales. Además, se ha conseguido optimizar la eficiencia energética del proceso, debido a la evolución del mercado con la aparición de numerosos suministradores y el desarrollo de mejoras, y maximizar la vida útil de las membranas debido al control pormenorizado de los parámetros claves del proceso: concentración de MLSS en el reactor, TMP, Permeabilidad, temperatura del licor mixto, O2 disuelto, caudales de recirculación interna y externa y turbidez en el efluente.

En tratamiento de aguas industriales cada proyecto es único y hay que estudiarlo de manera exhaustiva y teniendo en cuenta todas las variables posibles, ya que los factores que afectan al diseño del sistema son numerosos. Algunos de estos factores son:

• Naturaleza del vertido (tipo de sector industrial) y variación estacional

• Volumen de vertido a tratar (m3/d)

• Carga de DQO y Nitrógeno a tratar

• Temperatura del licor mixto

• Tipo de membrana y configuración seleccionada (fibra hueca, plana, cerámica, cross-flow. sumergida, a presión, con o sin backwash, con o sin aireación de las membranas...)

• Concentración máxima y mínima de MLSS de trabajo en el reactor biológico

• Límite de Nitrógeno (N-NH4/NO3) a cumplir en el efluente final

• Geometría del reactor biológico

Esto hace que los parámetros básicos de diseño se encuentren dentro de una horquilla bastante amplia, tal y como se muestra en la tabla.

Gracias a la extensa experiencia de aqualia, se han contratado durante el último año tres proyectos en el ámbito industrial en sectores distintos y abarcando un amplio rango de caudales y cargas contaminantes, donde se muestra la versatilidad que el sistema de depuración con membranas posee, adaptándose no solo a diferentes vertidos sino a otro tipo de problemáticas. Se tratan caudales muy pequeños con una gran carga, grandes caudales con elevados límites de calidad, o aguas con contaminantes muy poco convencionales.

Se describen a continuación los tres casos de elevado interés tecnológico recientemente contratados, que están en fase de construcción y puesta en marcha en éste 2021. En ellos se ejemplifica la capacidad de resolver problemas específicos usando el sistema MBR en las aguas industriales. A pesar de la pandemia, aqualia ha sido capaz de dar solución a aguas complejas instalando sistemas MBR enormes o pequeños en un sector tan necesario como la industria.

 

MBR petroquímica

Proceso: Tamizado, homogeneización, tratamiento físico-químico opcional, reactor biológico con eliminación de nutrientes en obra civil, membranas sumergidas externas de fibra hueca, carbón activo opcional, acondicionamiento de lodos y deshidratación en filtro prensa.

La planta de tratamiento mediante MBR tratará los efluentes previamente depurados de un conjunto de industrias del sector petroquímico, con objeto de reducir más aún los parámetros de vertido con el fin de cumplir las nuevas regulaciones, cada vez más estrictas.

El gran reto de este proyecto era seleccionar un proceso que fuera capaz de eliminar nutrientes con poca DQO disponible y los metales pesados presentes en el agua, además de lidiar con las variaciones de carga, caudales, tipo de contaminantes y conductividad, lo cual hacen de este proyecto una planta verdaderamente compleja.

Se desarrolló una fase de pilotaje en la que se pusieron en juego varios procesos y varias secuencias diferentes. Se usaron tratamientos Físico Químicos con coagulantes específicos, oxidación avanzada, decantación tradicional SBR en el reactor bilógico, membranas para la separación del licor mezcla, diferentes estrategias para tratamiento del lodo, y después de éste extenso estudio, se estableció la línea actual de tratamiento.

La fibra hueca demostró ser eficaz y no presentó problemas de ensuciamiento irreversible, frente a unas aguas con tendencia a la incrustación en las tuberías y con una mala decantabilidad debido a las variaciones de conductividad.

A día de hoy, y dado que el agua que se produce es de gran calidad, se está estudiando la posibilidad de tratarla en un sistema por osmosis inversa, con el fin de reusar agua en las propias instalaciones industriales, lo que contribuirá a una reducción en el consumo de agua.

 

MBR Fabricación aditivos naturales

Proceso: Tamizado, sistema de refrigeración, reactor biológico con eliminación de nutrientes en obra civil, membranas sumergidas externas de fibra hueca y deshidratación en centrifuga previo espesado dinámico.

El tratamiento del efluente de esta industria, suponía todo un reto ya que existen muy pocas referencias mundiales en la depuración de estas aguas con estas características particulares.

De nuevo una alta variación de cargas, sumado a una alta conductividad y altas temperaturas >60ºC, la posibilidad de gelificación del vertido a tratar y fracciones inertes de DQO y nitrógeno no habituales, obligaban a buscar una tecnología robusta y que garantizara altos rendimientos de depuración. Algunos de los problemas que se encontraron fueron incrustaciones en tuberías que se daban incluso en su propia planta de producción y decantaciones anómalas en los fangos activos convencionales.  Por todo ello, de nuevo fue un piloto in situ el que dio las claves del éxito de este proyecto.

La selección de materiales y el testeo del comportamiento de las membranas frente a esta agua residual han sido claves en este proyecto, ya que la alta conductividad sumada a las altas temperaturas hizo que los materiales estándar no fueran aptos en estas condiciones de trabajo.

 

MBR Bodega

Proceso: Tamizado, homogeneización, reactor biológico en altura, membranas sumergidas externas de fibra hueca y deshidratación en centrifuga.

Los principales problemas que se resolvieron en este proyecto fueron la estacionalidad del vertido sumado al bajo caudal, alta carga, alto pH y deficiencia de nutrientes.

La tecnología de depuración mediante membranas ofrecía la ventaja de su gran adaptabilidad frente a la estacionalidad de los vertidos de las bodegas y a los periodos de más contaminación (principalmente asociados a la época de vendimia).

El diseño de la instalación de membranas y periféricos permite su instalación como planta móvil, consistente en un sistema plug-and-play que se puede contenerizar. El reactor biológico se resuelve con tanque de PRFV de gran tamaño, fabricado en placas y ensamblado in situ, lo que permite una rápida ejecución.

Si bien esta tecnología en este sector está ya bastante extendida, como peculiaridad adicional se tenía la posibilidad de reutilización del agua depurada cumpliendo el RD 1620/2007 de 7 de diciembre de reutilización de aguas depuradas.

Los vertidos industriales presentan el mayor rango de problemas diferentes asociados a las aguas: dificultad para decantar asociado a la conductividad, exigentes límites de calidad en las aguas, estacionalidad o variabilidad en las cargas, nuevos contaminantes o escasas referencias en nuevos vertidos, etc.

En los tres casos que se han descrito en detalle, se observa cómo aqualia resuelve estos problemas de vertidos industriales gracias al know-how desarrollado en base a experiencias previas con esta tecnología, y la especialización técnica en el tratamiento de efluentes industriales. Teniendo entre sus referencias los diferentes materiales y sistemas disponibles en el mercado, y habiendo trabajado prácticamente con todos, selecciona en cada caso la mejor alternativa de todas las opciones que el mercado ofrece.

Vista general modelo 3D.  Fuente: aqualia

 

Por último, decir que el tratamiento MBR es un proceso de presente pero que tendrá mucha más relevancia en los próximos años, y no solo por el aumento de las exigencias en el vertido sino también a que, como se ha mencionado al principio, es la puerta a la reutilización de vertidos, es decir, es un proceso alineado con el gran Pacto Verde de la UE, el cual insta a proponer soluciones técnicas sostenibles y que fomenten la economía circular.


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