Investigación sobre eliminación de sales metálicas por procedimientos avanzados

Trejo Valencia, Radamés (2008). Investigación sobre eliminación de sales metálicas por procedimientos avanzados. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM).

Descripción

Título: Investigación sobre eliminación de sales metálicas por procedimientos avanzados
Autor/es:
  • Trejo Valencia, Radamés
Director/es:
  • Hernández Muñoz, Aurelio
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2008
Materias:
Palabras Clave Informales: microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración, ósmosis inversa, estación depuradora de aguas residuales
Escuela: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Departamento: Ingeniería Civil: Ordenación del Territorio, Urbanismo y Medio Ambiente [hasta 2014]
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Los procedimientos avanzados de filtración que utilizan membranas semipermeables (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa), constituyen un grupo de tecnologías limpias, de característica modular, con bajos requerimientos energéticos que preservan la calidad y la funcionalidad de los productos a separar o concentrar. En este sentido, resultan de especial interés la ultrafiltración y la ósmosis inversa, como procedimientos de afino posteriores al tratamiento biológico de las aguas residuales. Esta investigación estudia la modificación de algunos parámetros fisicoquímicos y la eliminación de metales pesados mediante el empleo de membranas de ultrafiltración y ósmosis inversa. La investigación experimental se ha llevado a cabo en las instalaciones de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de “El Endrinal” en Collado, Villalba; Considerando como puntos de muestreo el influente y efluente del filtro de arena (canal) de dicha Estación Depuradora, así como el permeado de las plantas piloto de ultrafiltración y ósmosis inversa, la finalidad era la de obtener agua de alta calidad para ser reutilizada en distintos usos. Los resultados obtenidos mediante el monitoreo de dichos parámetros son comparados con las principales Directivas Europeas y con el Real Decreto 1620/2007 que recién aplica para España. Mediante el tratamiento de filtración por arena se observaron modificaciones en el pH, la conductividad y la alcalinidad total de una manera descendente en 6,44%, 62,80% y 1,58% respecto a la de los valores medios, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración, estos parámetros se vieron modificados descendentemente en 7,72%, 78,61% y 57,75%, por ósmosis inversa un 9,03% 94,90% y 90,11%, al emplear los procesos por membrana en línea la modificación es del 10,25%, 96,78% y 95,54%, respectivamente. Con el tratamiento de filtración por arena, la eliminación de la turbidez mostró un valor del 61,50% respecto del valor medio, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración la turbidez mostró un valor de 95,42%, mientras que por ósmosis inversa mostró un valor del 97,91%, y al emplear los procesos por membrana en línea la eliminación mostrada fue del 99,61%. Mediante el proceso de filtración por arena, la eliminación de la dureza total mostró un valor del 1,91% respecto a su valor medio, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración la dureza total fue de 45,94%, por ósmosis inversa un 90,95%, y al emplear los procesos por membrana en línea la eliminación es del 94,99%. Con el tratamiento de filtración por arena la eliminación de nitrógeno total y fósforo total fue de 12,44% y 16,27% respecto del valor medio; Mientras que al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración la modificación de estos parámetros fue del 66,13% y 82,56%. Con el tratamiento de filtración por arena la eliminación de DQO fue de 12,87% respecto del valor medio, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración la DQO fue de 70,34%. Con el tratamiento de filtración por arena la eliminación de cloruros fue de 2,91% respecto del valor medio, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración los cloruros fueron de 39,01%, por ósmosis inversa un 93,61%, y al emplear los procesos por membrana en línea la eliminación es del 95,94%. Con el tratamiento de filtración por arena la eliminación de sulfatos fue de 3,02% respecto del valor medio, al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración los sulfatos fueron de 46,31%, por ósmosis inversa un 97,93%, y al emplear los procesos por membrana en línea la eliminación es del 98,82%. Respecto a la remoción de los metales estudiados mediante el tratamiento de filtración por arena, los rendimientos obtenidos fueron los siguientes: Sodio 6,17%, plomo 4,36%, níquel 12,57%, cadmio 6,18%, zinc 9,00%, cromo 4,46%, hierro 22,56% y manganeso 2,50%; Al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ultrafiltración los rendimientos obtenidos para los metales estudiados son los siguientes: Sodio 56,05%, plomo 30,25%, níquel 55,18%, cadmio 37,00%, zinc 34,93%, cromo 14,71%, hierro 47,00% y manganeso 17,46%; Al pasar el efluente del filtro de arena por membranas de ósmosis inversa los rendimientos obtenidos para los metales estudiados son los siguientes: Plomo 45,11%, níquel 72,53%, cadmio 58,83%, zinc 66,48%, cromo 35,60%, y manganeso 29,57%; Al emplear los procesos por membrana en línea los rendimientos obtenidos para los metales estudiados son los siguientes: Plomo 59,63%, níquel 84,58%, cadmio 72,15%, zinc 75,81%, cromo 41,80% y manganeso 40,32%. Se ha podido establecer que, mediante el empleo de los procedimientos de filtración por membranas, específicamente, ultrafiltración y ósmosis inversa, es posible cumplir en su mayoría los requisitos establecidos en las diferentes normativas, en relación con la reutilización. El objetivo fundamental buscado y alcanzado en esta investigación, es facilitar el escalonado de procesos de filtración necesarios para cumplir con las condiciones exigidas en cualquier tipo de uso, siguiendo las normativas europeas de calidad según los usos en la reutilización de las aguas. ABSTRACT The advanced processes using membranes (microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis) form a group of adequate and modular technologies, with different energy requirements, that don’t change the characteristics of the substances separated or concentred. Ultrafiltration and reverse osmosis are very adequate technologies to complement the biological processes. This investigation studies the modification of several chemical parameters and the separation of some cations and heavy metals with the use of ultrafiltration and reverse osmosis. The experimental investigation has been carried out in the wastewater treatment plant of “El Endrinal” in Collado, Villalba. The samples have been taken in the following points: Influent and effluent of the sand filter of the plant, and in the effluents of the ultrafiltration and reverse osmosis of the pilot plants installed in the municipal plants with the finality of produce high quality reclaimed waters. The obtained results are compared with the main European Directives and with the “Real Decreto 1620/2007” recently approved in Spain. Sand filtration produced modifications in the values of pH, conductivity and alkalinity with a decrease of 6,44%, 62,80% and 1,58% in relation with the average values. Whit the use of ultrafiltration these parameters decreased also in a percentage of 7,72%, 78,61% and 57,75%, with reverse osmosis in 9,03%, 94,90% and 90,11%, and with both membrane processes in line 10,25%, 96,78% and 95,54% respectively. With sand filtration, turbidity remotion was 61,50%, with ultrafiltration 95,42% and with reverse osmosis 97,91%, and with both membrane processes in line 99,61%. With sand filtration, total hardness was reduced 1,91%, with ultrafiltration 45, 94%, with reverse osmosis 90,95%, with both membrane processes in line 94,99%. With sand filtration the reduction of total nitrogen and phosphorus was 12,44% and 12,67% respectively, with ultrafiltration 66,13% and 82,56%. The sand filter reduced DQO in a percentage of 12,87% and with ultrafiltration 70,34%. Chloride reduction with sand filtration was 2,91%, with ultrafiltration 39,01%, with reverse osmosis 93,61%, and with both membrane processes in line 95,94%. With sand filtration the reduction of sulphates was 3,02%, with ultrafiltration 43,61% and with reverse osmosis 97,93%, with both membrane processes in line, the reduction was 98,82%. The reductions of cations with sand filtration was the following: Sodium 6,17%, lead 4,36%, nickel 12,57%, cadmium 6,18%, Zinc 9,00%, Chromium 4,46%, iron 22,56% and manganese 2,50%. With ultrafiltration the reduction were the following: Sodium 56,05%, lead 30,25%, nickel 55,18%, cadmium 37,00%, zinc 34,93%, chromium 14,71%, iron 47,00% and manganese 17,46%. With reverse osmosis the reductions were the following: Lead 45,11%, nickel 72,53%, cadmium 58,83%, zinc 66,48%, chromium 35,60% and manganese 29,57%. With both membrane processes in line the reduction were the following: Lead 59,63%, nickel 84,58%, cadmium 72,15%, zinc 75,81, chromium 41,80% and manganese 40,32%. It has been possible to establish that the use of the filtration procedures by membranes, specifically ultrafiltration and inverse osmosis satisfy mainly the requirements established in the different standards in relation with the wastewater reuse. The main object of the research has been to scale in different levels the filtration processes, necessary to meet the requirements for any use, following the European quality standards related to wastewater reuse.

Más información

ID de Registro: 1236
Identificador DC: http://oa.upm.es/1236/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:1236
Depositado por: Archivo Digital UPM
Depositado el: 20 Nov 2008
Ultima Modificación: 20 Abr 2016 06:44
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