Resultados

RESULTADOS 2019

TECNOLOGÍA DE ELECTROCOAGULACIÓN (EC)

La demostración de la planta piloto se ha monitorizado durante 12 meses (las primeras pruebas de la EC piloto se realizaron en abril de 2018 a la mitad de su capacidad y a partir de julio de 2018 la planta piloto estaba completa y operativa).

  • Parámetro analizado en modo continuo: Fósforo total y Nitrógeno total

Se ha observado que el efluente no es homogéneo y que, dependiendo de otros componentes disueltos en el agua cruda, la eliminación de la eficiencia varía:

Figura 1.A) Eliminación total de fósforo durante una operación a largo plazo. B) Eliminación total de nitrógeno

  • pH y temperatura

El pH y la conductividad se midieron durante el funcionamiento a largo plazo de las unidades EC. Los resultados de los dos parámetros analizados en el influente y el efluente después del tratamiento en el sistema EC se muestran en la Fig. 11.

Figura 2. A) Variación del pH durante el funcionamiento a largo plazo de la EC. B) La temperatura aumenta ligeramente en modo continuo.

TECNOLOGÍA REACTOR BIOELECTROGÉNICO DE LECHO FLUIDIZADO (RBLF)

Estudio comparativo en la escala pre-piloto: tecnología RBLF vs. Digestor Anaeróbico convencional

Se llevó a cabo un funcionamiento continuo de un FBBR pre-piloto para estudiar la robustez de la tecnología propuesta. Además, se operó un digestor anaeróbico (DA) convencional pre-piloto para comparar los comportamientos y la eficiencia de ambos sistemas. El objetivo final de la operación de estos reactores es recuperar información relevante para el funcionamiento del FBBR piloto.

Se inocularon al mismo tiempo los dos reactores pre-piloto y se analizaron  los mismos parámetros operacionales a fin de obtener una alta repetibilidad de los resultados. La realización de estos pre-pilotos FBBR y AD también era obligatoria para obtener información sobre la producción y composición del biogás debido a los problemas experimentales para obtener información de este parámetro clave a escala de laboratorio. Además, con el fin de aumentar el conocimiento sobre esta innovadora tecnología, el comportamiento de la tecnología FBBR debe ser comparada con el convencional AD para la validación de la tecnología. Este estudio comparativo se ha realizado enfrentando diferentes escenarios con ambas tecnologías

Test 1: Funcionamiento de la tecnología RBLF y DA en altas entradas de DQO

Test 2: El funcionamiento de la tecnología de RBLF y DA con contaminantes en el influente

Test 3: La operación de RBLF y DA después de un período de no alimentación

Test 4: Funcionamiento de RBLF y DA a baja temperatura (25ºC)

Los resultados de los diferentes escenarios y la generación de biogás se describen en la siguiente figura

Fig.3. Un año de funcionamiento de los reactores DA y RBLF bajo diferentes condiciones de operación.

La operación durante un año da indicio de la robustez de la tecnología probada (FBBR), la cual es estrictamente necesaria para el desarrollo y la comercialización ulteriores de la tecnología.

Por último, tras los desequilibrios, los reactores pre-piloto fueron operados continuamente hasta que se lograba una recuperación total de la eficiencia de las tecnologías. Durante el funcionamiento de los reactores con valores de estado estacionario, el biogás se supervisaba para obtener más información sobre el valor energético de este flujo de gas. El resultado obtenido puede verse en la Fig. 4.

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Fig. 4 Contenido energético del biogás. Valorización energética del biogás producido

Esta figura muestra la alta capacidad energética del biogás producido en el FBBR debido a la continua producción de hidrógeno, mezclada con el metano en el biogás con un rendimiento comparativamente mayor que el producido con la tecnología AD donde no se produce este hidrógeno.

Parametrización y demostración de la planta piloto

Con la valiosa información obtenida del FBBR a escala de laboratorio y teniendo en cuenta la competitividad del reactor bioelectroquímico frente a la AD convencional (experimentos a escala pre-piloto), se optimizó el FBBR piloto para aumentar la eficiencia de la tecnología. La capacidad de tratamiento de aguas residuales es de 1 m3/h durante la operación a largo plazo.

  • pH y conductividad: El pH y la conductividad se midieron durante el análisis experimental del reactor RBLF. Los resultados de ambos parámetros analizados en el agua residual y después del sistema bioelectroquímico se muestran en la Fig 5.

Fig. 5. pH y conductividad del agua residual y del agua tratada durante el funcionamiento continuo del RBLF piloto

Se observó que el pH del agua tratada era casi el mismo que el obtenido para las aguas residuales, lo que podría ser una gran ventaja de la tecnología porque el pH del agua tratada se mantiene por debajo del límite legal para el vertido.

  • Eliminación de DQO: La concentración de DQO en las aguas residuales y en el agua tratada fue monitoreada durante el análisis experimental para conocer la capacidad de tratamiento de las aguas residuales del reactor bioelectroquímico y el desempeño de la eliminación de DQO. Los resultados obtenidos se encuentran en la Fig 6.

Fig. 6. Concentración de DQO y eliminación de DQO durante el funcionamiento continuo del RBLF piloto

Durante el período experimental se observó un alto rendimiento del FBBR desde el punto de vista de la reducción de DQO, alcanzando valores alrededor del 82% – 85% de eliminación de DQO. Este alto porcentaje de reducción de DQO está asociado a la polarización del ánodo (1 V) que acelera la tasa de consumo de DQO debido a la acción de las bacterias electroactivas. No fue necesaria una reinoculación durante la operación del FBBR lo que da una idea de la robustez de la tecnología.

  • Eliminación de nutrientes: También se supervisó la eliminación de nutrientes para comprobar la capacidad del reactor RBLF en la eliminación de nitrógeno y fósforo (Fig. 20). Es importante notar que el nitrógeno total y el fósforo total fueron analizados y los resultados se muestran en la siguiente figura.

Fig.7. Eliminación de nutrientes durante el funcionamiento continuo del RBLF piloto

Atendiendo a los resultados, el nitrógeno total y el fósforo total fueron reducidos hasta el 50% en ambos casos durante el período experimental. No obstante, se encontraron importantes desviaciones, por lo que fue necesario realizar más análisis para optimizar el método de determinación. La disminución de esos nutrientes es una ventaja competitiva con respecto a la digestión anaeróbica convencional y una ventaja desde el punto de vista ambiental.

Por último, se ha monitorizado el consumo y la generación de energía para obtener información pertinente sobre el desarrollo de la tecnología y la viabilidad técnica y económica de la unidad bioelectroquímica. El consumo de energía se calculó atendiendo al consumo extraido de los potenciostatos, mientras que la generación de energía se obtuvo teniendo en cuenta la generación de energía eléctrica por bacterias electroactivas y el potencial energético del biogás enriquecido (metano + hidrógeno bioelectroquímico). Estos resultados se pueden observar en la Fig.8.

 

Fig.8. Consumo de energía y generación de energía durante el funcionamiento continuo del RBLF piloto

En la Fig.8 se puede ver cómo el biogás enriquecido producido tiene un alto contenido energético que podría ser valorizado, mientras que el consumo de energía relacionado con el potenciostato (necesario para la polarización del ánodo) es muy bajo en comparación con la generación de energía.

ULTRAFILTRACIÓN (UF) Y UNIDAD DE DESINFECCIÓN

Una vez instalados ambos sistemas, se ha desarrollado el funcionamiento continuo de ambas tecnologías. La unidad de UF se ha alimentado con la electrocoagulación y los efluentes del FBBR para conseguir el caudal final de agua tratada (10 m3/h). El agua final tratada cumple con la Ley española (R.D 1620/2007).

 

En la siguiente figura (Fig.9), se muestran los resultados obtenidos en el UF (y la unidad de desinfección).

Fig.9. Resultados de UF+UV. Generación de agua tratada

Como se puede ver, después de la unidad UF, la turbidez se elimina parcialmente, así como los sólidos suspendidos totales. Como se ha dicho anteriormente, el agua tratada cumple con la Ley española, lo que posiblemente impacte positivamente en el medio ambiente y permite cumplir con los objetivos finales del proyecto ANSWER.

CONCLUSIONES

La solución ANSWER ha demostrado ser adecuada para el tratamiento de aguas residuales desde el punto de vista técnico, como se muestra en este informe. La combinación de tecnologías electroquímicas (electrocoagulación y reactor bioelectroquímico fluidificado) produce un efluente de muy alta calidad. El tratamiento terciario post-tratamiento del efluente final (desinfección por UF y UV) mejora la calidad del efluente final que cumple con la ley nacional R.D 1420/2007 para la reutilización del agua.

 

 

Fig.10. Eliminación de nutrientes con la tecnología ANSWER: influente y efluente después del tratamiento con UF+UV

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