XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero “Tecnología de Bioreactores de Membrana con Osmosis Inversa para efluentes mixtos de la Industria de Curtidos” W.G. Scholz XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

CONTENIDO de la PRESENTACION Introducción Aplicaciones de filtración por membrana Principios Configuraciones Tratamiento con BRM y OI Principios del tratamiento con bioreactor de membranas Planta de Cogeneración para la producción de electricidad y tratamiento de efluentes planta piloto de BRM planta piloto de OI Diseño a escala industrial de una planta de BRM y OI Fiabilidad económica del tratamiento de efluentes de curtidorías Escala industrial de BRM en Europa XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

¿ Por qué usar membranas? Reducción de costes de tratamiento Reciclaje directo de licores Recuperación de agentes químicos Reducción del volumen de efluente Mejor calidad de efluentes, cumpliendo las normas y límites compacto y fiable XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

¿Qué es tecnología de membranas? Son películas semi-permeables que sólo permiten pasar ciertos materiales Poros de tamaño definido Separan mezclas, incluso soluciones, en los elementos que las componen. Forzando agua que avance por los poros de la membrana que retiene y concentra a los componentes de mayor tamaño XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Filtración de membranas por ‘cross-flow’ XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

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XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Microfiltración > 0.6 µm > 500,000 Da Sólidos Suspendidos Bacterias, Células Emulsión de aceites Macro Moléculas Coloides Virus Proteinas Compuestos orgánicos Iones Ultrafiltración > 0.1 - 0.01 µm 1000 - 500,000 Da Nanofiltración 0.1 - 0.001 µm 100 - 1000 Da Osmosis Inversa < 0.01 µm < 100 Da XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Aplicaciones de membranas en la Industria Presión Aplicación 15 - 60 bares Desalinzación Concentración Eliminación de metales 10 - 30 bares Desmineralización Eliminación de color 2 - 10 bares Fractonización (aceites) Eliminación de Proteinas Clarifización 0.5 - 4 bares Clarifización Desinfección XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Tecnología de Bioreactores de Membranas Calidad del efluente es fiable y excelente Reducción del tamaño de planta - compacto Sistema modular - extendible Combinación de un sistema biológico de fango activado con filtración por membrana Alta concentración de micro-organismos especializados (20 - 30 g/l) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Bioreactores de membranas para tratamiento de efluentes industriales XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Ventajas de Bioreactores de Membranas Retención total de especialistas de micro-organismos Mineralización total de m. organica a CO2 + H2O Tiempo de retención hidráulico bajo y tiempo de retención de fango alto Aereación venturi garantiza la máxima transferencia de oxígeno Mínima producción de lodo en exceso Sistema compacto y modular, fácilmente extendible XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Sustancias persistentes y tóxicas en los efluentes de tenería Ribera: (Pre-remojo, Remojo, Pelambre, Rendido) - Volumen grande de proteina biodegradable - Carga de DQO alta, DQO:DBO 1.5 a 2.2 - Detergentes, agentes de rendido, biocidas Curtición: (Pickle + Cromo o Tan. veg./Syntanes) - Volumen pequeño , DQO alta - DQO:DBO 2.0 (cromo) a 10 (veg. & syntanes) - Veg. Tan., syntan., agentes enmascad. (ftalates) Post-Curtido - Volumen moderado, DQO alta - DQO:DBO 2.5 - 6.5 - Veg tans, syntans, licores de grasa, tintes y acabados XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Tratamiento de aguas de las tenerias de Lorca, España Bioractor de membranas como pre-tratamiento y Osmosis Inversa para desalinización Objetivo: Tratar las aguas residuales de 30 tenerias BRM: 5,000 m3/día Reducción de compuestos orgánicos (DQO, DBO) Reducción de Solidos Suspendidos Nitrificación de amonio hasta nitrato Osmosis Inversa: 4,000 m3/día Eliminación de sales Reducción de la conductividad Eliminación de Cr3+ y metales pesados XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Planta de cogeneración en Lorca/España XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Planta de Co-generación Central eléctrica de gas 8 motores de gas producen 21,000 kW/h Intercambiadores de calor para: Tunel de secado para el lodo 1 y el lodo en exceso del bioreactor Evaporadores para tratar 1,000 m3/día de concentrado de la OI Efluente de la planta 1 Planta Primaria BRM OI XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Bioreactor de membranas para tratamiento de efluente de tenerias (España) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero BRM - Planta piloto Tanque Bioreactor: 3 m3 con areación de Jetox venturi Ultrafiltración cross-flow (PES), 1/4 “ tubular (31), 100 kDa, 2*3 m2, Flux: 90-140 LMH @ 3.5 bar @ 4-5 m/sec XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Bioreactor de Membranas - Lorca Proceso: Ultrafiltración (PES) 1/2 “ tubular (31), 100 kDa, Flujo: 110 LMH @ 3.5 bar @ 4.5 m/sec Parámetros: Alimentación Permeado (%) DQO (mg/l) : 2,500-3,160 180-420 93 DBO (mg/l) : 1,400-1,800 10-25 99 SS (mg/l): 350-550 0 100 NH4-N (mg/l): 220-280 <1 100 S2- (mg/l): 50-60 <0.4 100 Cromo (mg/l): 0.9-1.5 0.2-0.3 80 La MLSS en el bioreactor se mantenía entre 7,000 - 9000 mg/l) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Rendimiento de BRM XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Planta piloto Osmosis Inversa Configuración planta piloto Tanque de alimentación y recirculación: 100 litros Filtro Cartridge (5m) Tanque permeado y limpieza; 25 litros bomba de recirculación y bombas de presion 1-3: 12-36 bars Módulos ósmosis inversa: Toray, 7m2, <100 Da, 2 capas de compuesto de poliamida aromatica Osmónicas , 5m2, <100 Da, capa fina de compuesto de poliamida 3-capas Parámetros operacionales y resultados Ratio recuperación: 50-80% Relación flujos@50%: 16.3 - 19.1 LMH Reducción en conductividad: 87.4-97.1% XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Colleción, bombeo y tratamiento 1 Colección y bombeo de las aguas procedentes de las tenerias Pre-filtración con tamizes a 250m Trampa de grasas Tanque de homogenización (4,000 m3) con Oxidación de S2- Tratamiento primario Coagulación (FeCl3) Floculación (polímero anionico) Sedimentación (clarificador de lamellas) Pre-filtration (Conoscreen a 100m) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Diagrama de flujo XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Tanque Bioreactor con Aireación Jetox-Venturi XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Planta de Ultrafiltración 7 Bloques con 2 calles cada uno 98 módulos de ultrafiltración (PES) a 27 m2, 9mm Tratamiento de 210 m3/hr Operación “Feed and Bleed” @ 4m/sec Alimentación: 5,000 m3/día El permeado del BRM es tratado en la planta de OI para la eliminación de sales XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Planta de membranas de ultrafiltración XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Plantas de UF y OI XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Osmosis Inversa XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Eficiencia en escala industrial del BRM y OI Parámetros: Alimentación BRM Permeado (%) DQO (mg/l) : 2,000-4,300 110-550 <5 99 DBO (mg/l) : 800-1,500 <5 0 100 SS (mg/l): 200-2270 0 0 100 NH4-N (mg/l): 100- 220 32-42 1-2 99 La MLSS en el bioreactor se mantenía entre 7,000 - 9000 mg/l XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Osmosis Inversa 3 Bloques con 11 módulos espirales de 99.7% retención de sal Tratamiento de 210 m3/hr Operación a 20 bares Alimentación: 5,000 m3/día á 16,000 S/cm Permeado: 4,000 m3/día á 680 S/cm Concentrado: 1,000 m3/día á 79,000 S/cm El concentrado se trata en evaporadores resultando un residuo seco de 10-20t/día XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Rendimiento del BRM y OI XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Balance Económico Costes Planta UF y OI 2,598 kU$ Aeración de Jetox 418 kU$ Instalación M&E 204 kU$ Obra Civil 960 kU$ Coste total 4,800 kU$ Energía 510 kU$ /a Cambios de membrana 300 kU$ /a Antiescalante 170 kU$ /a Mantenimiento (2.5%) 57 kU$ /a Capital y costes de operación por m3: < 1 U$ /m3 XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Teneria ovina BRM para tratar remojo y aguas de proceso Proceso de Filtración: cross flow Ultrafiltración PES, 100 kDa 1/4”, Parámetros: Alimentación Bioreactor Permeado (%) DQO (mg/l) : 5510 3100 392 96 DBO (mg/l) 1590 0 100 SS (mg/l): 1750 16,040 0 100 Flujo: 50 LMH @ 2 bar a 4,5 m/seg Permite re-uso para remojo >> eliminación de DQO, biocidas, sólidos sin requerimentos de pre-tratamiento XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Teneria ovina BRM para tratar remojo y degradar pesticidas Pesticidas (µg/l) Alimentación Permeado (%) Pesticidas Totales: 125.7 10.2 92 Chlorphenvinphos: 3.4 0.37 89 Diazinona: 32,1 5.5 83 Protoamphos: 90.3 4.4 95 Cypermethrina: 8.2 ND XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero Bioreactores de membranas para tratamiento de efluentes de tenerias (Holanda) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

BRM establecidos en tenerías 1) Bayern-Leder GmbH Caudal :700 m3/ día Antes Después DQO : 7200 mg/l 200-400 mg/l DBO : 3800 mg/l <20 mg/l NH4: 700 mg/l <50 mg/l 2) Lederfabriek Driesen Caudal :120 m3/ día DQO : 12k -18 000 mg/l <600 mg/l DBO : 2000 - 4000 mg/l <10 mg/l NH4 : 500 - 600 mg/l <50 mg/l SST: 2500 - 6000 mg/l <10 mg/l XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero

Bioreactores de membranas para tratamiento de afluentes industriales (Irlanda) XIV Congreso Latinoamericano de la Industria del Cuero