Estudio en planta piloto de la sostenibilidad y mejora integral de la calidad del agua potable mediante nanofiltración accionada por energias renovables

  1. garcia-vaquero marin, nieves
Supervised by:
  1. Juan Antonio López Ramírez Director
  2. Rafael Jiménez Castañeda Director

Defence university: Universidad de Cádiz

Fecha de defensa: 12 December 2014

Committee:
  1. Diego Sales Márquez Chair
  2. Luisa María Vera Peña Secretary
  3. Abel Riaza Frutos Committee member
Department:
  1. Tecnologías del Medio Ambiente

Type: Thesis

Teseo: 373405 DIALNET

Abstract

El agua es un recurso natural incomparable, escaso y estratégico, elemento clave para la vida y el desarrollo social, difícilmente se puede exagerar la importancia del agua, ya que es seguramente el más valioso e imprescindible de los existentes en el planeta Tierra. El objetivo general de la presente Tesis Doctoral, consiste en evaluar el potencial de la nanofiltración para obtener agua potable de mayor calidad, desde un punto de vista sanitario y microbiológico, simplificando el proceso de potabilización, y buscando el mínimo coste, propiciando además el uso de energías renovables para evitar la emisión de dióxido de carbono, aspecto crítico de los procesos de desalación. Para la realización de esta Tesis se ha utilizado la planta piloto de las instalaciones de la actual ETAP ¿El Montañés¿, perteneciente al Consorcio de Aguas de la Zona Gaditana la cual abastece a más de 400.000 habitantes de la Bahía de Cádiz. La planta piloto consta de dos subunidades, una para la producción de energía (60 kWh aproximadamente) y otra para la producción de agua (50 m3/día). Una de las principales novedades de la planta experimental potabilizadora radica en el uso de energías renovables: eólica y fotovoltaica, como fuentes de alimentación para su funcionamiento. La relevancia del presente proyecto, y como consecuencia, de la presente Tesis, viene dada por la gran importancia que en la actualidad tiene la necesidad de conseguir agua potable de gran calidad. La pérdida de calidad de las aguas naturales, la presencia de nuevos contaminantes en éstas, junto con el importante desarrollo de las tecnologías de membranas hacen que éstas sean las candidatas idóneas para abanderar el cambio tecnológico del tratamiento del agua del siglo XX al siglo XXI. Asimismo, el uso de energía renovable, fotovoltaica y eólica, supone una mejora desde el punto de vista ambiental y permite un avance sostenible al no requerir una carga energética asociada a la desalación. Esta investigación debe servir como proyecto de demostración para la obtención de agua de calidad mediante una fórmula avanzada, sostenible y científica. Con los resultados obtenidos, se puede afirmar que aunque el agua del embalse y la tratada convencionalmente son de buena calidad, las membranas de nanofiltración mejoraron de manera importante la calidad final del agua. Cabe destacar el alto rechazo de aquellos iones más ¿problemáticos¿ desde el punto de vista de las incrustaciones. Se puede decir que las condiciones climáticas son muy adecuadas para la desalación impulsada por RE según el estudio realizado, ya que la planta operó un 92,7% del tiempo disponible durante el estudio. Las condiciones meteorológicas en la Bahía de Cádiz permiten la desalación con este sistema hibrido ya que la energía fotovoltaica mantiene el sistema en caso de vientos bajos. Cuando el consumo de la planta es mayor que la producción de energía, la planta continúa funcionando gracias a la autonomía de las baterías. Actualmente, la línea de membranas del Departamento de Tecnologías del Medio Ambiente participa en un Proyecto Europeo, en el que se estudia el rendimiento de un nuevo tipo de membrana de cerámica de nanofiltración. Como parte de este Proyecto, se decidió realizar una comparativa entre dos tipos de membranas de nanofiltración: las membranas poliméricas (NF90) y las membranas de cerámica (Inopor, TiO2 de 19 canales). Para ello se calculan sus permeabilidades y el rechazo de diferentes compuestos no cargados. Los resultados indican que las membranas de cerámica son más permeables que las poliméricas, sin embargo, para el rechazo de compuestos de bajo peso molecular, las poliméricas son mejores.