Desarrollo y comercialización de productos y tecnologías...

Desarrollo y comercialización de productos y tecnologías eco-innovadoras para el tratamiento de aguas residuales.

Consultoría tecnológica, actuando como catalizador y promotor deproyectos aplicados de I+D+i.

BIOAZUL: la empresala empresa

Ingeniería y consultoría tecnológica enfocada en el medio ambiente (aguay energía), con dos líneas de negocio principales:

Desarrollo y comercialización de productos y tecnologías eco-innovadoras para el tratamiento de aguas residuales.

Consultoría tecnológica, actuando como catalizador y promotor deproyectos aplicados de I+D+i.

BIOAZUL: nuestro equiponuestro equipo

Equipo multidisciplinar, acostumbrado a trabajar tanto en el ámbito localcomo internacional y con amplia experiencia en I+D+i aplicada yproyectos industriales, compuesto por ingenieros, químicos, economistas ybiólogos trabajando para el Medio Ambiente.

IngenieríaAmbiental

I+DAmbiental

EconomíaVerde

BIOAZUL : Ingeniería de Tratamiento de AguasIngeniería de Tratamiento de Aguas

Soluciones a medida para tratamiento de aguas residuales:Tecnologías SBR y MBR para el tratamiento de aguas residualesurbanas e industriales, sin conexión a infraestructuras públicas o conrequerimientos de calidad determinados para su vertido oreutilizaciónTecnologías de separación por membranasEstaciones dosificadoras de aditivos para tratamiento de aguasServicios de O&M de plantas de tratamiento de aguas residualesDiseño y construcción de plantas piloto

Tecnologías SBR y MBR para el tratamiento de aguas residualesurbanas e industriales, sin conexión a infraestructuras públicas o conrequerimientos de calidad determinados para su vertido oreutilizaciónTecnologías de separación por membranasEstaciones dosificadoras de aditivos para tratamiento de aguasServicios de O&M de plantas de tratamiento de aguas residualesDiseño y construcción de plantas piloto

Aditivos eco-innovadores para EDARs urbanas e industriales:LODOred: reducción y control del exceso de lodos en EDARsNANOred: mejora del Índice Volumétrico del Fango

Consultoría para el tratamiento y reutilización de AARR:Adaptación de EDARs antiguas u obsoletasOptimización y mejora de EDARs

Aprovechamiento de residuos agrícolas – producción de biomasaCombustión de biomasa como fuente alternativa de energíaPlantaciones SRCs (de ciclo corto en monte bajo) – unidas asistemas de tratamiento de aguas – como fuente de energía parasistemas de calefacción por distrito (DH systems)Promoción e iniciativas de consorcios abarcando todos los actoresde la cadena de valor

BIOAZUL: Biomasa y eficiencia energéticaBiomasa y eficiencia energética

Participación y gestión de proyectos energéticos centrados en la biomasa:

Aprovechamiento de residuos agrícolas – producción de biomasaCombustión de biomasa como fuente alternativa de energíaPlantaciones SRCs (de ciclo corto en monte bajo) – unidas asistemas de tratamiento de aguas – como fuente de energía parasistemas de calefacción por distrito (DH systems)Promoción e iniciativas de consorcios abarcando todos los actoresde la cadena de valor

Eficiencia energética en EDARs

Optimización energética y mejoras operacionalesReducción de consumes energéticos en el tratamiento delexceso de fangosEDARs a medida energéticamente eficientes

Preparación propuestas de I+D+i. Apoyo y asesoramiento:

BIOAZUL: consultoría tecnológica enconsultoría tecnológica en I+D+iI+D+i

Participación en 14 proyectos dentro del 6º PM de la UE. CoordinadorAdministrativo de 8 de ellos

Participación en 16 proyectos dentro del 7º PM de la UE. CoordinadorGeneral de 4 de ellos y Coordinador Administrativo de otros 7

Participación, hasta el momento, en 1 proyecto dentro del programaH2020 como Coordinador Administrativo. Participación en diversaspropuestas

Participación de 3 proyectos cofinanciados por agencia Ejecutiva deCompetitividad e Innovación. Coordinador Administrativo en 1 de ellos yCoordinador General en los otros 2

Trayectoria

Participación en 14 proyectos dentro del 6º PM de la UE. CoordinadorAdministrativo de 8 de ellos

Participación en 16 proyectos dentro del 7º PM de la UE. CoordinadorGeneral de 4 de ellos y Coordinador Administrativo de otros 7

Participación, hasta el momento, en 1 proyecto dentro del programaH2020 como Coordinador Administrativo. Participación en diversaspropuestas

Participación de 3 proyectos cofinanciados por agencia Ejecutiva deCompetitividad e Innovación. Coordinador Administrativo en 1 de ellos yCoordinador General en los otros 2

BIOAZUL: Consultoría Tecnológica

Apoyo y asesoramiento en el proceso de planificación deproyectos:

Actividades formativas a medida sobre programas internacionalesde investigación, preparación propuestas y gestión.

Avenida Manuel Agustín Heredia 18, 1° 429001 Málaga, Spain

Alejandro Caballero

tel: +34 951 047 290fax: +34 951 256 735tel: +34 951 047 290fax: +34 951 256 735

Avenida Manuel Agustín Heredia 18, 1° 429001 Málaga, Spain

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BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíasTecnologías convencionalesconvencionales -- TratamientoTratamiento BiológicoBiológico

Tratamiento biológico de aguas residuales mediante el uso de fango activo (microorganismos) para el tratamiento y la depuración de las aguasresiduales. Microorganismos metabolizan sustancias orgánicas e inorgánicasque están presentes en las aguas residuales.

Typical schematic for conventional biological system.

BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíaTecnología MBRMBR

Los Biorreactores de Membrana (MBR) combinan los procesos detratamiento biológicos convencionales con la filtración pormembrana para alcanzar un nivel avanzado de eficiencia deeliminación de sólidos en suspensión (orgánicos e inorgánicos).Además, estos sistemas eliminan patógenos en un 99,99%,consiguiendo un efluente de calidad para reutilización (RD1620/2007)

Empleo de reactor biológico y filtración por membranas comosistema unificado para tratamiento secundario.

Las membranas realizan la separación biomasa-líquido a travésde la filtración.

El efecto de filtración se lleva a cabo mediante la aplicación deun gradiente de presión.

Los Biorreactores de Membrana (MBR) combinan los procesos detratamiento biológicos convencionales con la filtración pormembrana para alcanzar un nivel avanzado de eficiencia deeliminación de sólidos en suspensión (orgánicos e inorgánicos).Además, estos sistemas eliminan patógenos en un 99,99%,consiguiendo un efluente de calidad para reutilización (RD1620/2007)

Empleo de reactor biológico y filtración por membranas comosistema unificado para tratamiento secundario.

Las membranas realizan la separación biomasa-líquido a travésde la filtración.

El efecto de filtración se lleva a cabo mediante la aplicación deun gradiente de presión.


Membrana UFAgua

Succión

Solidos Disueltos

Floculo fango

Virus

BacteriaEnergía Cinet.

BIOBIOAZUL:AZUL: ComparativaComparativa ConvencionalConvencional Vs.Vs. TecnologíaTecnología MBRMBR


Deferentes configuraciones de módulos de membranas:

Fibra hueca sumergida (aspiración)

Placa plana sumergida (aspiración)

Presurizada externa – Fibra hueca, capilar (presiónpositiva)

Deferentes configuraciones de módulos de membranas:

Fibra hueca sumergida (aspiración)

Placa plana sumergida (aspiración)

Presurizada externa – Fibra hueca, capilar (presiónpositiva)


Alimentación

Quimicoslimpieza

Módulo de membranas ContralavadoPermeado (filtrado)

Recirculacion Purga de fangos

Quimicoslimpieza

BP Tank

EfluenteAirelimpieza

Aireaciónproceso

DBO5 < 2.0 mg/L

SST < 2.0 mg/L

NH3-N < 1.0 mg/L (con nitrificación)

Fósforo Total < 0.1 mg/L (con inclusión de zonaanaerobia)

Nitrógeno Total < 3-10 mg/L (con inclusión de zonaanaerobia)

Turbidez < 0.5 NTU

Coliformes Totales < 100 ufc/100 mL

Coliformes Fecales < 10 ufc/100 mL

Reducción Coliformes > 5-6 log eliminación

Reducción Virus < 4 log eliminación

BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíaTecnología MBRMBR–– CALIDAD EFLUENTECALIDAD EFLUENTE

DBO5 < 2.0 mg/L

SST < 2.0 mg/L

NH3-N < 1.0 mg/L (con nitrificación)

Fósforo Total < 0.1 mg/L (con inclusión de zonaanaerobia)

Nitrógeno Total < 3-10 mg/L (con inclusión de zonaanaerobia)

Turbidez < 0.5 NTU

Coliformes Totales < 100 ufc/100 mL

Coliformes Fecales < 10 ufc/100 mL

Reducción Coliformes > 5-6 log eliminación

Reducción Virus < 4 log eliminación

BIOBIOAZUL: MBR technologyAZUL: MBR technology -- BIOFOULINGBIOFOULING

VENTAJAS

Efluente de muy alta calidad

No hay problemas de sedimentación de fango

Reducción de requerimientos de superficie (<suelo)

Reducción contaminación microbiológica en efluente

Fácilmente adaptable a EDARs existentes

DESVENTAJAS

Fouling en membranas

Mayores costes de operación

VENTAJAS

Efluente de muy alta calidad

No hay problemas de sedimentación de fango

Reducción de requerimientos de superficie (<suelo)

Reducción contaminación microbiológica en efluente

Fácilmente adaptable a EDARs existentes

DESVENTAJAS

Fouling en membranas

Mayores costes de operación

Urban

Industrial

Agricultural

Habitat restoration/enhancement and recreationaluses

Usos Medioambientales

Todos los supuestos recogidos en RD 1620/2007

USOS POTENCIALES PARA AGUA TRATADA POR MBRUSOS POTENCIALES PARA AGUA TRATADA POR MBR

Urban

Industrial

Agricultural

Habitat restoration/enhancement and recreationaluses

Usos Medioambientales

Todos los supuestos recogidos en RD 1620/2007

El sector agrícola tiene un peso significativo como “usuario”de agua regenerada.Agricultural sector can be a significant user of reclaimedwater.En zonas donde el uso normal del agua de riego estárestringido (suministro insuficiente o escasez), el aguaregenerada proporciona una fuente de agua de riego fiable.Agua regenerada se puede utilizar para riego de cultivostanto allimentarios como no alimentarios, sin riesgo.(Calidad 2.1, 2.2, 2.3 de RD1620/2007)

BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíaTecnología MBRMBR–– USOS AGRÍCOLASUSOS AGRÍCOLAS

El sector agrícola tiene un peso significativo como “usuario”de agua regenerada.Agricultural sector can be a significant user of reclaimedwater.En zonas donde el uso normal del agua de riego estárestringido (suministro insuficiente o escasez), el aguaregenerada proporciona una fuente de agua de riego fiable.Agua regenerada se puede utilizar para riego de cultivostanto allimentarios como no alimentarios, sin riesgo.(Calidad 2.1, 2.2, 2.3 de RD1620/2007)

Consideraciones para riego agrícola:

– Estimación adecuada de las necesidades de riego

– Calidad del agua regenerada

•TDS

•Descargas de efluentes industriales a la red municipalde saneamiento con potenciales componentes tóxicos.

– Fiabilidad del sistema. Las instalaciones de tratamiento ydistribución deben operar de manera fiable para cumplircon los requerimientos de calidad y, por tanto, elsuministro de agua regenerada para el usuario agrícoladebe ser fiable en cantidad y calidad.

BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíaTecnología MBRMBR–– USOS AGRÍCOLASUSOS AGRÍCOLAS

Consideraciones para riego agrícola:

– Estimación adecuada de las necesidades de riego

– Calidad del agua regenerada

•TDS

•Descargas de efluentes industriales a la red municipalde saneamiento con potenciales componentes tóxicos.

– Fiabilidad del sistema. Las instalaciones de tratamiento ydistribución deben operar de manera fiable para cumplircon los requerimientos de calidad y, por tanto, elsuministro de agua regenerada para el usuario agrícoladebe ser fiable en cantidad y calidad.

PROYECTO TREAT&USEPROYECTO TREAT&USEProyecto colaborativo, FP7-KBBE-2012-6-singlestageDuración: 30 mesesPresupuesto: 1.336.990,63€ Contribución CE: 999.862€KBBE.2012.1.4-02- Boosting the translation of FP projects' results into innovativeapplications in the field of agriculture, forestry, fisheries and aquacultureBasado en resultados exitosos de dos proyectos previos:

PURATREAT (STREP – 6PM):Nuevo enfoque eficiente en laoperación de biorreactores demembrana para plantas detratamientos de agua descentralizadas

WACOSYS (PYMES – 6PM):Sistemas de monitorización y controlpara plantaciones energéticasirrigadas con aguas residuales

PURATREAT (STREP – 6PM):Nuevo enfoque eficiente en laoperación de biorreactores demembrana para plantas detratamientos de agua descentralizadas

WACOSYS (PYMES – 6PM):Sistemas de monitorización y controlpara plantaciones energéticasirrigadas con aguas residuales

PROYECTO TREAT&USEPROYECTO TREAT&USE

BIOAZUL (PYME- España)- socio en PURATREAT y WACOSYSHYDROAIR (PYME- Alemania)- coordinador de WACOSYSISITEC GMBH (PYME- Alemania)PESSL INSTRUMENTS GMBH (PYME- Austria)Soil Moisture Sense Ltd (PYME- Reino Unido)TTZ Bremerhaven (RTD- Alemania)- socio en PURATREAT y WACOSYSSociedad Cooperativa Andaluza Guadalhorce Ecológico (PYME- España)

Consorcio: 6 PYMES y 1 RTD, 4 países representadosBIOAZUL (PYME- España)- socio en PURATREAT y WACOSYSHYDROAIR (PYME- Alemania)- coordinador de WACOSYSISITEC GMBH (PYME- Alemania)PESSL INSTRUMENTS GMBH (PYME- Austria)Soil Moisture Sense Ltd (PYME- Reino Unido)TTZ Bremerhaven (RTD- Alemania)- socio en PURATREAT y WACOSYSSociedad Cooperativa Andaluza Guadalhorce Ecológico (PYME- España)

Objetivos generales:

Uso de los resultados de PURATREAT y WACOSYS para desarrollar unasolución pre-comercial que permita la reutilización segura de agua residual enagricultura (fertirrigación - cerrar ciclo agua y nutrientes)

Aprovechamiento del enorme potencial del recurso “agua residual” enregiones con escasez de agua e importante producción agrícola a través de lareutilización (100% del agua, 70% de nutrientes)

LOCALIZACIÓNLOCALIZACIÓNSuperficie parcela: 2700 m2

LOCALIZACIÓNLOCALIZACIÓN

DEMANDA DE AGUADEMANDA DE AGUADatos generales sobre reutilización:

En España se reutilizan 491 Hm3/año de agua regenerada, un 10% deltotal de agua residual tratada (INE, 2010)

En Andalucía se reutilizan 123 Hm3/año, un 18% del total de aguaresidual tratada (INE, 2010)

Datos TREAT&USE:

El agua que requieren los tomates para crecer al aire libre varía entre4000 y 6000 m3/ha. Dependiendo en la salinidad del agua, esa cantidadpuede aumentar entre un 20 y un 30%.

Para controlar el riego, el sistema de TREAT&USE controla la cantidadde agua en el suelo por medio de los sensores para ahorrar un 30% deagua.

Datos generales sobre reutilización:

En España se reutilizan 491 Hm3/año de agua regenerada, un 10% deltotal de agua residual tratada (INE, 2010)

En Andalucía se reutilizan 123 Hm3/año, un 18% del total de aguaresidual tratada (INE, 2010)

Datos TREAT&USE:

El agua que requieren los tomates para crecer al aire libre varía entre4000 y 6000 m3/ha. Dependiendo en la salinidad del agua, esa cantidadpuede aumentar entre un 20 y un 30%.

Para controlar el riego, el sistema de TREAT&USE controla la cantidadde agua en el suelo por medio de los sensores para ahorrar un 30% deagua.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMADESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

MODULO 1 - MBR: El modulo MBR se basa en un biorreactor demembrana. Los paneles que contienen la membrana están sumergidosen el biorreactor.

MODULO 2 - ESTACIÓN DE MEZCLA: El modulo de mezcla consisteen dos tanques, uno para almacenar el agua tratada y el otro aguapotable. El tanque de agua potable está conectado a una fuente deagua, el otro está conectado al módulo del MBR. Los dos tanques seunen en el sistema de mezcla (mixing station)

MODULO 3 – SISTEMA DE RIEGO: Sistema de fertirrigación(adaptación de sistemas de riego para distribuir agua de fertirrigación)

MODULO 4: - SISTEMA DE CONTROL: Monitorización y control(sensores de suelo combinados con una unidad de monitorización ycontrol)

MODULO 1 - MBR: El modulo MBR se basa en un biorreactor demembrana. Los paneles que contienen la membrana están sumergidosen el biorreactor.

MODULO 2 - ESTACIÓN DE MEZCLA: El modulo de mezcla consisteen dos tanques, uno para almacenar el agua tratada y el otro aguapotable. El tanque de agua potable está conectado a una fuente deagua, el otro está conectado al módulo del MBR. Los dos tanques seunen en el sistema de mezcla (mixing station)

MODULO 3 – SISTEMA DE RIEGO: Sistema de fertirrigación(adaptación de sistemas de riego para distribuir agua de fertirrigación)

MODULO 4: - SISTEMA DE CONTROL: Monitorización y control(sensores de suelo combinados con una unidad de monitorización ycontrol)

MBR: Reutilización de agua residualMBR: Reutilización de agua residualpara agricultura,para agricultura, CártamaCártama, España, España

Tipo de aplicación: Efluente urbano (aprox. 250HE)

Espacio requerido: 25 m²

Membrana plana de Ultrafiltración

Superficie de filtración: 70 m²

Tamaño de poro: 0.04 µm

Caudal: 1,5 m³/hora

Presión trans-membrana: 0,1 bar

Consumo energético: 0.9 kWh/m³

Adecuado para agua residual urbana

BIOAZUL : MBRMBR

Tipo de aplicación: Efluente urbano (aprox. 250HE)

Espacio requerido: 25 m²

Membrana plana de Ultrafiltración

Superficie de filtración: 70 m²

Tamaño de poro: 0.04 µm

Caudal: 1,5 m³/hora

Presión trans-membrana: 0,1 bar

Consumo energético: 0.9 kWh/m³

Adecuado para agua residual urbana

BIOAZUL : MBRMBR

PROYECTO TREAT$USEPROYECTO TREAT$USE

Cumplimiento de Calidad 2.1 de RD 1620/2007

En cualquier caso, siempre se debe cumplir normativa de vertido mediante DirectivaEuropea 91/271 y transposiciones nacionales.

DATOSDATOS

150200250300 Eficiencia del tratamiento del agua residual

Turbidez (UNF) SS (mg/l) DQO (mgO2/l) DBO (mgO2/l)Agua residual 18,4 240 598 185Agua tratada 0,58 8 26 15Reducción% 88,7 98,7 95,0 95,70

50100150

DATOSDATOS

PARAMETROS AGUA TRATADA AGUA POZO

Conductividad (µS/cm) 2111,6 4264*

Turbidez (NTU) 0,4 6,54

Sólidos en suspension (mg/l) 6,7 33,5*

E. Coli (UFC) 0,0 0

Fósforo total (mg/l) 0,4 0,1

Diferencia de agua de riego

Fósforo total (mg/l) 0,4 0,1

Nitrogeno Total (mg/l) 21,5 5

Nitratos (mg/l) 95,2 12,4

COD (mg/l) 25,2 30

BOD (mg/l) 12,3 8

Nematodos (CFU) 0,0 0,0

Calcium (mg/l) 110,0 19,1

Magnesio (mg/l) 53,5 17

Sodio (mg/l) 246 1066

Clloruro (mg/l) 418 1178

PROYECTO TREAT&USEPROYECTO TREAT&USE

Acceso a una fuente alternativa de agua para uso agrícola que complementaa fuentes convencionales

Alta calidad del efluente -> Cumplimiento del RD1620/2007 para riego enagricultura

Integración de riego y tratamiento en un solo sistema

Reduce la necesidad de fertilizantes

Control de la contaminación del suelo mediante sensores

Control de la cantidad de agua añadida mediante sensores

Automatización

Fácil operación y mantenimiento

Ventajas de uso

Acceso a una fuente alternativa de agua para uso agrícola que complementaa fuentes convencionales

Alta calidad del efluente -> Cumplimiento del RD1620/2007 para riego enagricultura

Integración de riego y tratamiento en un solo sistema

Reduce la necesidad de fertilizantes

Control de la contaminación del suelo mediante sensores

Control de la cantidad de agua añadida mediante sensores

Automatización

Fácil operación y mantenimiento

VIDEO TREAT&USEVIDEO TREAT&USE

tel: +34 951 047 290 · fax: +34 951 256 [email protected] · [email protected]

Avda. Manuel Agustín Heredia 18, 1° 429001 Málaga, Spain

Alejandro Caballero

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BIOBIOAZUL: DEPURACION PEQUEÑAS COMUNIDADESAZUL: DEPURACION PEQUEÑAS COMUNIDADES

Directiva 91/271/CEE establece requerimientos mínimos para recogida,tratamiento y vertido de las aguas residuales urbanas.

Transposiciones nacionales mediante RD 11/1995 y posteriores.

2006 Consecución de niveles adecuados de depuración (PENDIENTE)

Tribunal de Justicia de la UE SANCIONES

Depuración: Obligación legal y responsabilidad compartidaDirectiva 91/271/CEE establece requerimientos mínimos para recogida,tratamiento y vertido de las aguas residuales urbanas.

Transposiciones nacionales mediante RD 11/1995 y posteriores.

2006 Consecución de niveles adecuados de depuración (PENDIENTE)

Tribunal de Justicia de la UE SANCIONES

Fuente: Guía práctica para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones


¿Quién tiene la obligación de depurar?

•Ayuntamientos (legislación de régimen local): Prestación de servicios dealcantarillado, tratamiento y depuración de aguas.

•Diputaciones Provinciales y Administración Autonómica: Auxilio técnico yfinanciero a los municipios.

•Administración Estatal: Ejecución de obras declaradas de interés general, oparticipación financiera en actuaciones acordadas con otrasAdministraciones.


•Ayuntamientos (legislación de régimen local): Prestación de servicios dealcantarillado, tratamiento y depuración de aguas.

•Diputaciones Provinciales y Administración Autonómica: Auxilio técnico yfinanciero a los municipios.

•Administración Estatal: Ejecución de obras declaradas de interés general, oparticipación financiera en actuaciones acordadas con otrasAdministraciones.


PEQUEÑA POBLACIÓN (según Directiva 91/271/CEE): Se considerapequeña aglomeración urbana a aquella población inferior a 2000habitantes-equivalentes excluyendo las viviendas aisladas opoblaciones muy pequeñas que no dispongan de sistemas colectorespara aguas residuales.


BIOBIOAZUL:AZUL: TecnologíasTecnologías convencionalesconvencionales -- TratamientoTratamiento BiológicoBiológico

Tratamiento biológico de aguas residuales mediante el uso de fangoactivo ( microorganismos) para el tratamiento y la depuración de lasaguas residuales. Microorganismos metabolizan sustancias orgánicase inorgánicas que están presentes en las aguas residuales.

Typical schematic for conventional biological system.

BIOBIOAZUL:AZUL: ConvencionalConvencional Vs. SBRVs. SBR

Un Reactor de Lotes Discontínuos (SBR) es unavariante de tratamiento biológico por fangos activos enel que todas las fases del tratamiento se llevan a caboen un mismo depósito, sin la necesidad del uso declarificadores. Este proceso trata el agua residual enlotes, y en cada lote se suceden una serie de etapaspara completar el tratamiento.

Un Reactor de Lotes Discontínuos (SBR) es unavariante de tratamiento biológico por fangos activos enel que todas las fases del tratamiento se llevan a caboen un mismo depósito, sin la necesidad del uso declarificadores. Este proceso trata el agua residual enlotes, y en cada lote se suceden una serie de etapaspara completar el tratamiento.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR

REACTORSBR

DEPÓSITO HOMOGENIZADOR

RETORNO DEFANGOS

REACTORSBR

DEPÓSITO DEAIREACIÓN

CLARIFICADOR SECUNDARIO

RETORNO DEFANGOS

Llegada de A.Residual 1) Llenado

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- ETAPASETAPAS

5) Recirculación de fango

4) Extracción de clarificado 3) Decantación

2) Reacción

LlenadoEl agua residual entra en el reactor SBR, donde se mezcla conbiomasa del ciclo anterior.

o Llenado estáticoo Llenado en mezclao Llenado aireado

ReacciónEn esta etapa se combinan dos procesos. Una etapa anóxica (sinaporte de oxígeno) y una etapa aerobia (con aireación). De estemodo, se favorecen las reacciones de desnitrificación y nitrificacióneliminando carbono y compuestos nitrogenados.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- FASESFASES

LlenadoEl agua residual entra en el reactor SBR, donde se mezcla conbiomasa del ciclo anterior.

o Llenado estáticoo Llenado en mezclao Llenado aireado

ReacciónEn esta etapa se combinan dos procesos. Una etapa anóxica (sinaporte de oxígeno) y una etapa aerobia (con aireación). De estemodo, se favorecen las reacciones de desnitrificación y nitrificacióneliminando carbono y compuestos nitrogenados.

DecantaciónTanto la aireación como la mezcla se paran en esta fase,permitiendo la decantación de sólidos. El agua clarificada quedaen la parte superior de la columna de agua.

Extracción de clarificadoEl agua tratada (clarificado) se extrae del reactor, considerandoúnicamente la altura de la columna de agua clarificada.

Retorno de fangosEn esta última etapa, parte del fango sedimentado en el reactor serecircula al separador de sólidos o al depósito pulmón. El fango esestabilizado durante esta fase.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- FFASESASES

DecantaciónTanto la aireación como la mezcla se paran en esta fase,permitiendo la decantación de sólidos. El agua clarificada quedaen la parte superior de la columna de agua.

Extracción de clarificadoEl agua tratada (clarificado) se extrae del reactor, considerandoúnicamente la altura de la columna de agua clarificada.

Retorno de fangosEn esta última etapa, parte del fango sedimentado en el reactor serecircula al separador de sólidos o al depósito pulmón. El fango esestabilizado durante esta fase.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR –– REDUCCIÓN DE CONTAMINACIÓNREDUCCIÓN DE CONTAMINACIÓN

Tests de evaluación en tecnologías para el tratamiento de aguas residuales urbanas

llevado a cabo por la Fundación Centro de las Nuevas Tecnologías del Agua (CENTA)

Homogenización, decantación primaria, tratamientobiológico y clarificador secundario en un mismo depósito.

Flexibilidad en la operación y control

Escaso impacto visual

Ahorro de inversión por la eliminación de elementosnecesarios en sistemas convencionales (Clarificadores, etc).

Fácilmente configurable en función de las demandas delproceso.

Baja superficie de ocupación

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- VENTAJASVENTAJAS

Homogenización, decantación primaria, tratamientobiológico y clarificador secundario en un mismo depósito.

Flexibilidad en la operación y control

Escaso impacto visual

Ahorro de inversión por la eliminación de elementosnecesarios en sistemas convencionales (Clarificadores, etc).

Fácilmente configurable en función de las demandas delproceso.

Baja superficie de ocupación

Caudal de tratamiento constante, eliminación de picos(recepción en pulmón)

Alta capacidad de eliminación de nutrientes

Eficiencia de eliminación de DBO generalmente del 85 al90%.

Eliminación de crecimiento de filamentosas.

Modular, adaptable a sistemas obsoletos y fácilmenteampliables.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- VENTAJASVENTAJAS

Caudal de tratamiento constante, eliminación de picos(recepción en pulmón)

Alta capacidad de eliminación de nutrientes

Eficiencia de eliminación de DBO generalmente del 85 al90%.

Eliminación de crecimiento de filamentosas.

Modular, adaptable a sistemas obsoletos y fácilmenteampliables.

Probable descarga de floculos en la extracción declarificado dependiendo de la configuración del SBR:

Indicador de exceso de fangos en cuba. Purgar

Utilizar post-tratamiento en función del uso del vertido.

Probable necesidad de almacenar agua en la descarga, enfunción de los procesos que ocurran aguas abajo (descargaspuntuales de gran caudal).

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- DESVENTAJASDESVENTAJAS

Probable descarga de floculos en la extracción declarificado dependiendo de la configuración del SBR:

Indicador de exceso de fangos en cuba. Purgar

Utilizar post-tratamiento en función del uso del vertido.

Probable necesidad de almacenar agua en la descarga, enfunción de los procesos que ocurran aguas abajo (descargaspuntuales de gran caudal).

Aguas residuales urbanas e industriales

Reutilización de aguas

Sistemas de nueva construcción

Actualización de plantas de fangos activos obsoletas.

Mejora de procesos existentes.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR -- APLICACIONESAPLICACIONES

Aguas residuales urbanas e industriales

Reutilización de aguas

Sistemas de nueva construcción

Actualización de plantas de fangos activos obsoletas.

Mejora de procesos existentes.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR ––EJEMPLOEJEMPLO SBRSBR 150150 P.E.P.E.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR ––EJEMPLOEJEMPLO SBR 50 P.E.SBR 50 P.E.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR –– EJEMPLOEJEMPLO SBR 4 P.E.SBR 4 P.E.

BIOBIOAZUL SBRAZUL SBR –– EJEMPLOEJEMPLO SBR 60 P.E.SBR 60 P.E.

tel: +34 951 047 290 · fax: +34 951256 735

[email protected] ·[email protected]


Alejandro Caballero

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BIOBIOAZUL:AZUL: FILTRACIÓN AVANZADAFILTRACIÓN AVANZADA

La filtración con membranas es una técnica empleada para separarpartículas de un líquido.En la filtración con membranas, un disolvente atraviesa una membranasemipermeable mientras el soluto queda retenido.La permeabilidad de la membrana está determinada por el tamaño de losporos de esta, y actúa como barrera para las partículas de tamaño mayorque los poros, mientras que el resto del disolvente puede pasarlibremente a través de la membrana. El resultado es un fluido limpio yfiltrado a un lado de la membrana, con la solución concentrada en el otro.

La filtración con membranas es una técnica empleada para separarpartículas de un líquido.En la filtración con membranas, un disolvente atraviesa una membranasemipermeable mientras el soluto queda retenido.La permeabilidad de la membrana está determinada por el tamaño de losporos de esta, y actúa como barrera para las partículas de tamaño mayorque los poros, mientras que el resto del disolvente puede pasarlibremente a través de la membrana. El resultado es un fluido limpio yfiltrado a un lado de la membrana, con la solución concentrada en el otro.

Aplicación: Produción de agua osmotizadapara industria química.

Superficie: 0.5 x 0.5 x 1.8 m

Tipo membrana: Toray RO

Número de membranas: 1

Pretratamiento: 2 filtros 5 & 1 µm

Presión de trabajo: 4.5 bar

Conversión: 75 %

Alimentación: 5 m3/d

Conductividad efluente: 10 µS/cm

Potencia instalada: 0.6 kW

Ósmosis Inversa (5mÓsmosis Inversa (5m33/d)/d)

BIOBIOAZUL: FILTRACIÓN AVANZADAAZUL: FILTRACIÓN AVANZADA –– CASOS PRÁCTICOSCASOS PRÁCTICOS

Aplicación: Produción de agua osmotizadapara industria química.

Superficie: 0.5 x 0.5 x 1.8 m





Conversión: 75 %




Ósmosis Inversa( 25mÓsmosis Inversa( 25m33/d)/d)


Aplicación: Produción de agua con bajaconductividad para torre de refrigeración

Superficie: 1 x 2.5 x 1.8 m




Presión de trabajo: 5.0 bar (presión dered+ bombeo )

Conversión: 65 %




Aplicación: Produción de agua con bajaconductividad para torre de refrigeración





Presión de trabajo: 5.0 bar (presión dered+ bombeo )

Conversión: 65 %




Ultrafiltración + RO ( 20 mUltrafiltración + RO ( 20 m33/d)/d)


Aplicación: Concentración de residuospara valorización en fertilizantes.




Pretratamiento: Membrana deUltrafiltracion

Presión de trabajo: 16 bar

Conversión: 50 %



Aplicación: Concentración de residuospara valorización en fertilizantes.






Conversión: 50 %



Ultrafiltración + NF ( 20 mUltrafiltración + NF ( 20 m33/d)/d)


Aplicación: Afino de tratamiento porfotobiorreactores para agua de lavado deaceituna

Superficie: 3 m2

Tipo membrana: UF + NF




Conversión: 70 %



Aplicación: Afino de tratamiento porfotobiorreactores para agua de lavado deaceituna

Superficie: 3 m2

Tipo membrana: UF + NF




Conversión: 70 %



MBR: Industria vinícola, AlemaniaMBR: Industria vinícola, Alemania


Aplicación: Efluente de industria vinícola(aprox 10 h.e.)

Superficie: 1.5 m2

Tipo membrana: Ultrafiltración de placaplana sumergida

Superficie de membrana: 7 m2

Poro de membrana: 0.04 µm

Caudal: 900 l/h

Presión de trabajo: 80 mbar

Consumo eléctrico: 0.98 kWh/m3

Aplicación: Efluente de industria vinícola(aprox 10 h.e.)

Superficie: 1.5 m2

Tipo membrana: Ultrafiltración de placaplana sumergida



Caudal: 900 l/h


Consumo eléctrico: 0.98 kWh/m3

MBR: Planta portátil para tratamiento yMBR: Planta portátil para tratamiento yreutilización de aguas residualesreutilización de aguas residuales


Aplicación: Tratamiento agua residualurbana o industrial

Superficie: 15 m2 (contenedor 20’)

Tipo membrana: Microfiltración de Fibrahueca



Caudal: 500 l/h







Caudal: 500 l/h


MBR: Camping enMBR: Camping en FornellaFornella --LagoLagoGardaGarda (Italia)(Italia)







Caudal: 500 l/h







Caudal: 500 l/h


MBR: Camping en GranadaMBR: Camping en Granada







Caudal: 6 m3/dia







Caudal: 6 m3/dia


MBRMBR:: HotelHotel 55** GoldenGolden Sands,Sands, MaltaMalta


Aplicación: Tratamiento agua residualurbana y reutilización





Caudal: 6 m3/dia


Aplicación: Tratamiento agua residualurbana y reutilización





Caudal: 6 m3/dia


MBR & SBR: Reutilización de aguaMBR & SBR: Reutilización de aguaresidual urbana tratada, Indiaresidual urbana tratada, India


Aplicación: Tratamiento y reutilización deagua residual urbana. Reutilización enriego de zonas verdes e inhodoros.

Superficie: 65 m2

Tipo membrana: Ultrafiltración de placaplana



Caudal: 45 m3/dia


Energy consumption: 1.2 kWh/m3

Aplicación: Tratamiento y reutilización deagua residual urbana. Reutilización enriego de zonas verdes e inhodoros.

Superficie: 65 m2

Tipo membrana: Ultrafiltración de placaplana



Caudal: 45 m3/dia


Energy consumption: 1.2 kWh/m3

BIOBIOAZUL: FILTRACIÓN AVANZADAAZUL: FILTRACIÓN AVANZADA –– NUEVOS DESARROLLOSNUEVOS DESARROLLOS

Tratamiento y reutilización de aguas de lavandería industrial (Microfiltración +Ósmosis Inversa)

Tratamiento de aguas de industria química para reutilización en proceso deelaboración de tensioactivos (Químico – Físico con UF)

Tratamiento de aguas en industria avícola y reutilización en procesos.

tel: +34 951 047 290 · fax: +34 951256 735



Alejandro Caballero

tel: +34 951 047 290 · fax: +34 951256 735



Introductionttz Bremerhaven

Cáceres, 23.06.2015

Prof. Dr.-Ing. Gerhard SchoriesHead of InstituteWater, Energy and Landscape Management

Wasser-/ Energie- und Landschaftsmanagement


Cáceres, 23.06.2015


• Estado Federal de Bremen/Norte de Alemania

• Ciudad de Bremerhavenpoblación 120.000 habitantes

• Tradición marítima con astilleros y puertos

• Centro de la industria alimentaria Alemana poblaciónespecialmente, pescado&procesados

• Potencia académica

ttz-Bremerhaven


• Estado Federal de Bremen/Norte de Alemania

• Ciudad de Bremerhavenpoblación 120.000 habitantes

• Tradición marítima con astilleros y puertos

• Centro de la industria alimentaria Alemana poblaciónespecialmente, pescado&procesados


Universidad de Ciencias Aplicadas

Instituto Alfred-Wegener

ttz Bremerhaven

Stay better! – ttz Bremerhaven

En ttz Bremerhaven, como centro de investigación independienteorientado a soluciones de mercado, proveemos ideasinnovadoras para nuestros clientes. Nuestras instalaciones estánblocalizadas en cuatro diferentes centros de investigación enBremerhaven. Con nuestras actividades de investigaciónayudamos a nuestros clientes a permanecer en una posición deliderazgo en el mercado.

Nuestros clientes:Industria, asociaciones, instituciones gubernamentales,organizaciones municipales e internacionales.

Nuestros clientes y socios se benefician denuestras actividades y servicios desde hace 25 años.

ttz-Bremerhaven


En ttz Bremerhaven, como centro de investigación independienteorientado a soluciones de mercado, proveemos ideasinnovadoras para nuestros clientes. Nuestras instalaciones estánblocalizadas en cuatro diferentes centros de investigación enBremerhaven. Con nuestras actividades de investigaciónayudamos a nuestros clientes a permanecer en una posición deliderazgo en el mercado.

Nuestros clientes:Industria, asociaciones, instituciones gubernamentales,organizaciones municipales e internacionales.

Nuestros clientes y socios se benefician denuestras actividades y servicios desde hace 25 años.

ttz Bremerhaven – sobre nosotros:

• Instituto privado, sin animo de lucro, orientado

a investigación y desarrollo de aplicaciones.

• Investigación inter-divisional aplicada en

procesos de ingegiería, tecnologías del

medioambiente, alimentación y biotecnología,

genética molecular y tecnologías sanitarias.

• Contratos de I+D y consultoría con industrias.

• I+D en el marco de proyectos de investigación

nacionales y Europeos (investigación para la

industria)

• Facturación anual aproximada 7 M€

ttz-Bremerhaven


• Instituto privado, sin animo de lucro, orientado

a investigación y desarrollo de aplicaciones.

• Investigación inter-divisional aplicada en

procesos de ingegiería, tecnologías del

medioambiente, alimentación y biotecnología,

genética molecular y tecnologías sanitarias.

• Contratos de I+D y consultoría con industrias.

• I+D en el marco de proyectos de investigación

nacionales y Europeos (investigación para la

industria)

• Facturación anual aproximada 7 M€

Gestión de proyectos

Biotecnología, tecnología alimentaria

Tecnología en industria panadera

Análisis sensorial

Genética Molecular y tecnologíasanitaria

ttz-Bremerhaven



Análisis

Ingeniería de procesos marítimos ehidráulicos.Usos del suelo y biomasa

Eficiencia energética y energíasrenovables

Desarrollo e investigación deprocesos industriales




Análisis sensorial


ttz-Bremerhaven

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Análisis







Análisis sensorial


ttz-Bremerhaven

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Análisis




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Análisis sensorial


ttz-Bremerhaven

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Análisis




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Análisis sensorial


ttz-Bremerhaven

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ttz Personal – más de 100 profesionalesmultidisciplinares altamente cualificados:

• Química y biología

• Tecnología de los alimentos

• Agronomía

• Ingeniería del medio ambiente

• Ingeniería de procesos

• Ingeniería mecánica

• Tecnología marítima

• Economistas

• Técnicos

• Estudiantes en prácticas

ttz-Bremerhaven


• Química y biología

• Tecnología de los alimentos

• Agronomía

• Ingeniería del medio ambiente

• Ingeniería de procesos

• Ingeniería mecánica

• Tecnología marítima

• Economistas

• Técnicos

• Estudiantes en prácticas

Más de 1000 m² de laboratorios y áreas de pruebas con losequipos analíticos y experimentales más avanzados.

ttz-Bremerhaven


Ingeniería deprocesos

paraeficiencia de

recursos

Environment and Process Engineering Department„Water, Energy and Landscape Management“

Ingeniería deaguas y naval

Optimización deprocesosindustriales


Ingeniería deprocesos

paraeficiencia de

recursos

Eficienciaenergética y

energíasrenovables

Usos del suelo ybiomasa

18 expertos altamente cualificados:• Ingenieros:

– Ingeniería de Procesos, Sistemas de tecnología energética,Ingeniería del Medio Ambiente, Ingeniería Eléctica, EnergySystems Technology, Environmental Engineering, ElectricalEngineering, Ingeniería en gestión de residuos y operacionesnavales, Ingeniería Económica

• Científicos en ciencias naturales:– Biología/Biotecnología, Gestión de usos del suelo, Ciencias

Ambientales, Tecnologías navales

• Personal de laboratorio (químicos)• Técnicos de laboratorio• Administración

Expertise


18 expertos altamente cualificados:• Ingenieros:

– Ingeniería de Procesos, Sistemas de tecnología energética,Ingeniería del Medio Ambiente, Ingeniería Eléctica, EnergySystems Technology, Environmental Engineering, ElectricalEngineering, Ingeniería en gestión de residuos y operacionesnavales, Ingeniería Económica

• Científicos en ciencias naturales:– Biología/Biotecnología, Gestión de usos del suelo, Ciencias

Ambientales, Tecnologías navales

• Personal de laboratorio (químicos)• Técnicos de laboratorio• Administración

Ingeniería del agua y procesos navales.• Tratamiento y reutilización de aguas (industria, turismo,

núcleos urbanos)– Procesos biológicos– Procesos de membranas (MF, UF, NF, RO), biorreactores de membranas– Procesos innovadores de membranas (Destilación por membranas y

cristalización, electrodialisis)– Desinfección (Ozono, UV, …)

Expertise


Ingeniería del agua y procesos navales.• Tratamiento y reutilización de aguas (industria, turismo,

núcleos urbanos)– Procesos biológicos– Procesos de membranas (MF, UF, NF, RO), biorreactores de membranas– Procesos innovadores de membranas (Destilación por membranas y

cristalización, electrodialisis)– Desinfección (Ozono, UV, …)

Expertise

Ejemplo: procesos basados en membranas• Membranas pilotadas por presión (MF, UF, NF, RO,

Pervaporación)– Pruebas de concepto a escala laboratorio (presiones hasta 40

bar), operación por flujo cruzado o dead-end– Plantas portátiles (presiones hasta 80 bar) para determinación de

escalados y optimización de operaciones– Combinación de membranas con procesos biológicos

(Biorreactores de membranas)


Ejemplo: procesos basados en membranas• Membranas pilotadas por presión (MF, UF, NF, RO,

Pervaporación)– Pruebas de concepto a escala laboratorio (presiones hasta 40

bar), operación por flujo cruzado o dead-end– Plantas portátiles (presiones hasta 80 bar) para determinación de

escalados y optimización de operaciones– Combinación de membranas con procesos biológicos

(Biorreactores de membranas)

Ejemplo: procesos basados en membranas• Membranas pilotadas por temperatura (destilación por membranas MD,

cristalización por membranas MC)– Prueba de concepto a escala de laboratorio (0,1 m²)– Prueba de diferentes membranas y condiciones de operación (∆T)– Modelado de procesos para escalado industrial por medio de Ansys CFX

• Separación por membranas utilizando campos eléctricos (ElectrodiálisisED)– Pruebas de concepto a escala laboratorio (0-3 A, 0-30 V), 30-60 l/h

Expertise


Ejemplo: procesos basados en membranas• Membranas pilotadas por temperatura (destilación por membranas MD,

cristalización por membranas MC)– Prueba de concepto a escala de laboratorio (0,1 m²)– Prueba de diferentes membranas y condiciones de operación (∆T)– Modelado de procesos para escalado industrial por medio de Ansys CFX

• Separación por membranas utilizando campos eléctricos (ElectrodiálisisED)– Pruebas de concepto a escala laboratorio (0-3 A, 0-30 V), 30-60 l/h

Ingeniería de Aguas y procesos navales• Tratamiento y reutilización de aguas (industrial, sector turístico, núcleos

urbanos)– Procesos biológicos– Procesos basados en membranas (MF, UF, NF, RO), biorreactor de membranas– Procesos innovadores de membranas (Destilación y critalización por

membranas, electrodiálisis)– Desinfección (Ozono, UV, …)

• Ingeniería de procesos navales– Protección de medio ambiente marítimo

• Aguas de lastre• Aguas de sentina• Lodos oleosos

– Acuicultura• Tecnologías para criaderos y producción de biomasa marina (algas, etc.)• Tratamientos de aguas (sistemas de recirculación )

Expertise


Ingeniería de Aguas y procesos navales• Tratamiento y reutilización de aguas (industrial, sector turístico, núcleos

urbanos)– Procesos biológicos– Procesos basados en membranas (MF, UF, NF, RO), biorreactor de membranas– Procesos innovadores de membranas (Destilación y critalización por

membranas, electrodiálisis)– Desinfección (Ozono, UV, …)

• Ingeniería de procesos navales– Protección de medio ambiente marítimo

• Aguas de lastre• Aguas de sentina• Lodos oleosos

– Acuicultura• Tecnologías para criaderos y producción de biomasa marina (algas, etc.)• Tratamientos de aguas (sistemas de recirculación )

Eficiencia energética y energías renovables• Eficiencia energética en industrias

– Suministro de calor y frio, unidades de potencia– Enfriamiento adiabático– Procesos industriales, Industrial processes , operaciones unitarias– Reactores y maquinarias– Eficiencia energética en edificios técnicos– Invernaderos– Determinación de la huella de carbono

• Energías renovables– Energía solar– Bio-energías (valorización energética de residuos orgánicos por

medio de conversión en biogas, bio etalnol, bio fuel)

Expertise


Eficiencia energética y energías renovables• Eficiencia energética en industrias

– Suministro de calor y frio, unidades de potencia– Enfriamiento adiabático– Procesos industriales, Industrial processes , operaciones unitarias– Reactores y maquinarias– Eficiencia energética en edificios técnicos– Invernaderos– Determinación de la huella de carbono

• Energías renovables– Energía solar– Bio-energías (valorización energética de residuos orgánicos por

medio de conversión en biogas, bio etalnol, bio fuel)

Valorización de residuos industriales• Valorización de materiales

– Desarrollo de procesos para la recuperación de materias primasprocedentes de residuos industriales• Emulsiones lubricantes, fangos oleosos, sosa caustica de la industria

textil y peletera• Sustancias de alto valor procedentes de residuos agroindustriales

(pieles de tomates, residuos de hortocultura, etc.)• Antioxidantes de proceso productivo de aceite de oliva

– Optimización de operaciones unitarias de procesos puntuales• Ej. Aplicación de ultrasonidos de alta potencia para incremento de

eficiencia en demulsificación agua-aceite y reciclaje de agua• Ej. Aplicación de ultrasonidos en combinación con ezimas para

descomposición de lignocelulosa.

Expertise


Valorización de residuos industriales• Valorización de materiales

– Desarrollo de procesos para la recuperación de materias primasprocedentes de residuos industriales• Emulsiones lubricantes, fangos oleosos, sosa caustica de la industria

textil y peletera• Sustancias de alto valor procedentes de residuos agroindustriales

(pieles de tomates, residuos de hortocultura, etc.)• Antioxidantes de proceso productivo de aceite de oliva

– Optimización de operaciones unitarias de procesos puntuales• Ej. Aplicación de ultrasonidos de alta potencia para incremento de

eficiencia en demulsificación agua-aceite y reciclaje de agua• Ej. Aplicación de ultrasonidos en combinación con ezimas para

descomposición de lignocelulosa.

Desarrollo y optimización de procesos industriales• Desarrollo y optimización de procesos productivos y procesos

puntuales (unidades de operación) Ej. Aplicación de ultrasonidos para intensivización de procesos e

incremento de eficiencia productiva

• Escalado de procesos• Desarrollo de reactores biotecnológicos y químicos Ej. Desarrollo de reactor para la conversión termo-química de

residuos orgánicos en bio-petróleo Ej. Desarrollo de biorreactores de membrana (MBR) para procesos

biotecnológicos

• Desarrollo de procesos para valorización de residuos de procesosproductivos Residuos industriales Residuos de la industria alimentaria Residuos de procesos de fermentación

Expertise


Desarrollo y optimización de procesos industriales• Desarrollo y optimización de procesos productivos y procesos

puntuales (unidades de operación) Ej. Aplicación de ultrasonidos para intensivización de procesos e

incremento de eficiencia productiva

• Escalado de procesos• Desarrollo de reactores biotecnológicos y químicos Ej. Desarrollo de reactor para la conversión termo-química de

residuos orgánicos en bio-petróleo Ej. Desarrollo de biorreactores de membrana (MBR) para procesos

biotecnológicos

• Desarrollo de procesos para valorización de residuos de procesosproductivos Residuos industriales Residuos de la industria alimentaria Residuos de procesos de fermentación

Desarrollo y optimización de procesos industriales• Ingeniería de Procesos / Química / Electrica Diseño 3D CAD (Autodesk Inventor) Simulación de Fluidos Dinámicos para detecciónd de puntos

débiles en reactores, depósitos, redes de tuberías, modos deoperación, etc. y mejora o diseño de procesos (Ansys CFX oFluent combinado con Autodesk Inventor 3D CAD)

Validación en laboratorio, pilotaje, y escala industrial Modelado de procesos matemáticos – MatLab Simulink Desarrollo de procesos de control PLC

Expertise


Desarrollo y optimización de procesos industriales• Ingeniería de Procesos / Química / Electrica Diseño 3D CAD (Autodesk Inventor) Simulación de Fluidos Dinámicos para detecciónd de puntos

débiles en reactores, depósitos, redes de tuberías, modos deoperación, etc. y mejora o diseño de procesos (Ansys CFX oFluent combinado con Autodesk Inventor 3D CAD)

Validación en laboratorio, pilotaje, y escala industrial Modelado de procesos matemáticos – MatLab Simulink Desarrollo de procesos de control PLC

Usos del suelo y biomasa• Agricultura sostenible

– Reciclado de nutrientes– Reciclado de agua residual para fertirrigación– Optimización de sistemas de fertirrigación– Sistemas de ahorro de agua en riego

• Biomasa– Producción sostenible de biomasa– Caracterización y estandarización de biomasa– Procesado de biomasa para producción de biofuel

Expertise


Usos del suelo y biomasa• Agricultura sostenible

– Reciclado de nutrientes– Reciclado de agua residual para fertirrigación– Optimización de sistemas de fertirrigación– Sistemas de ahorro de agua en riego

• Biomasa– Producción sostenible de biomasa– Caracterización y estandarización de biomasa– Procesado de biomasa para producción de biofuel

Análisis químicos / servicios de laboratorio• Análisis químicos estándar(gases, líquidos, sólidos)• Monitoreo de la calidad del aire y consultoría para mejora

de calidad• Análisis de trazas (contaminantes de alimentos, agua,

productos, etc. en muy bajas concentraciones)• Desarrollo de procesos analíticos a medida

Expertise


Análisis químicos / servicios de laboratorio• Análisis químicos estándar(gases, líquidos, sólidos)• Monitoreo de la calidad del aire y consultoría para mejora

de calidad• Análisis de trazas (contaminantes de alimentos, agua,

productos, etc. en muy bajas concentraciones)• Desarrollo de procesos analíticos a medida

Dr.-Ing. Gerhard SchoriesTechnical DirectorWater, Energy and Landscape Managementttz BremerhavenAn der Karlstadt 627568 BremerhavenGermanyTel. : +49 471 80934 102Fax: +49 471 80934 199www.ttz-bremerhaven.de

Thank you very much!




Cáceres, 23.06.2015




Cáceres, 23.06.2015


• Federal State of Bremen/Northern Germany

• City of Bremerhavenca.120,000 inhabitants

• Maritime tradition withshipyards & ports

• Centre of the German food industry,esp. fish & convenience foods

• Academic stronghold

ttz-Bremerhaven


• Federal State of Bremen/Northern Germany

• City of Bremerhavenca.120,000 inhabitants

• Maritime tradition withshipyards & ports

• Centre of the German food industry,esp. fish & convenience foods


University of Applied Sciences

Alfred-Wegener Institute

ttz Bremerhaven

Stay better! – ttz Bremerhaven

We – the team of ttz Bremerhaven – provide as market orientedand independent research center innovative ideas a home. Weare located at four different locations in Bremerhaven. With ourresearch activities we help our clients to stay in a leadingposition in the market.

Our clients:Industry, associations, governmnetalinstitutions, municipalities andinternational organisations

From our services and activities ourworldwide clients and partners benefitfor more than 25 years.

ttz-Bremerhaven


We – the team of ttz Bremerhaven – provide as market orientedand independent research center innovative ideas a home. Weare located at four different locations in Bremerhaven. With ourresearch activities we help our clients to stay in a leadingposition in the market.

Our clients:Industry, associations, governmnetalinstitutions, municipalities andinternational organisations

From our services and activities ourworldwide clients and partners benefitfor more than 25 years.

ttz Bremerhaven – about us :

• Private, non-profit institute for application-

oriented research and development

• Inter-divisional applied research in process

engineering, environmental technology,

food- and bio-technology, molecular

genetics and health technology

• R&D and consultancy contracts with

industry

• R&D in the frame of national and European

research projects (research for industry)

• Annual turnover ca. 7 Mio. €

ttz-Bremerhaven


• Private, non-profit institute for application-

oriented research and development

• Inter-divisional applied research in process

engineering, environmental technology,

food- and bio-technology, molecular

genetics and health technology

• R&D and consultancy contracts with

industry

• R&D in the frame of national and European

research projects (research for industry)

• Annual turnover ca. 7 Mio. €

Project management

Biotechnology, food technology

Bakery technology

Sensory analyses

Molecular genetics and healthtechnology

ttz-Bremerhaven



Analytics

Water and maritime processengineeringLand use and biomass

Energy efficiency and renewableenergies

Development and optimisation ofindustrial processes

Project management


Bakery technology

Sensory analyses


ttz-Bremerhaven

Man

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Analytics




Project management


Bakery technology

Sensory analyses


ttz-Bremerhaven

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Project management


Bakery technology

Sensory analyses


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Project management


Bakery technology

Sensory analyses


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ttz Staff - more than 100 highly skilledmultidisciplinary experts:

• Chemistry and biology

• Food technology

• Agronomy

• Environmental engineering

• Process engineering

• Mechanical engineering

• Maritime technology

• Economists

• Technicians

• Trainees and students

ttz-Bremerhaven


• Chemistry and biology

• Food technology

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• Environmental engineering

• Process engineering

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• Economists

• Technicians

• Trainees and students

More than 1.000 m² of lab and pilot areas with state-of-the-art experimental and analytical equipment:

ttz-Bremerhaven


Processengineering

forresourcesefficiency

Environment and Process Engineering Department„Water, Energy and Landscape Management“

Water andmaritime process

engineering

Optimisation ofindustrialprocesses


Processengineering

forresourcesefficiency

Energy efficiencyand renewable

energies

Land use andbiomass

18 highly qualified experts:• Engineers:

– Process Engineering, Energy Systems Technology, EnvironmentalEngineering, Electrical Engineering, Ship Operation EngineeringWaste Management, Economic Engineering

• Natural scientists:– Biology/Biotechnology, Land Use Management, Environmental

Sciences, Maritime Technologies

• Laboratory staff (chemists)• Lab technicians• Administration

Expertise


18 highly qualified experts:• Engineers:

– Process Engineering, Energy Systems Technology, EnvironmentalEngineering, Electrical Engineering, Ship Operation EngineeringWaste Management, Economic Engineering

• Natural scientists:– Biology/Biotechnology, Land Use Management, Environmental

Sciences, Maritime Technologies

• Laboratory staff (chemists)• Lab technicians• Administration

Water and maritime process engineering• Water treatment and re-use (industry, tourism, municipalities)

– Biological processes– Membrane based processes (MF, UF, NF, RO), membrane bioreactors– Innovative membrane processes (Membrane distillation and

crystallisation, electrodialysis)– Disinfection (Ozone, UV, …)

Expertise





Expertise

Example: membrane based processes• Pressure driven membrane processes (MF, UF, NF, RO,

Pervaporation)– Proof of Concept in lab scale plant (pressure up to 40 bar), dead-

end and cross flow mode of operation– Mobile technical plants (pressure up to 80 bar) for determination

of scale-up data and optimisation of operation– Combination of membranes with biological treatment

(Membrane Bioreactors)


Example: membrane based processes• Pressure driven membrane processes (MF, UF, NF, RO,

Pervaporation)– Proof of Concept in lab scale plant (pressure up to 40 bar), dead-

end and cross flow mode of operation– Mobile technical plants (pressure up to 80 bar) for determination

of scale-up data and optimisation of operation– Combination of membranes with biological treatment

(Membrane Bioreactors)

Example: membrane based processes• Temperature driven membrane processes (membrane

distillation MD, membrane crystallisation MC)– Proof of Concept in lab scale plant (0,1 m²)– Test of different membranes and operating conditions (∆T)– Modelling of the process for scale-up by means of Ansys CFX

• Membrane separation in electrical fields (electrodialysis ED)– Proof of Concept in lab scale plant (0-3 A, 0-30 V), 30-60 l/h

Expertise


Example: membrane based processes• Temperature driven membrane processes (membrane

distillation MD, membrane crystallisation MC)– Proof of Concept in lab scale plant (0,1 m²)– Test of different membranes and operating conditions (∆T)– Modelling of the process for scale-up by means of Ansys CFX

• Membrane separation in electrical fields (electrodialysis ED)– Proof of Concept in lab scale plant (0-3 A, 0-30 V), 30-60 l/h




• Maritime process engineering– Protection of the maritime environment

• Ballast water• Bilge water• Sludge oil

– Aquaculture technologies• Technologies for hatcheries and marine biomass production (algae, etc.)• Water treatment (recirculation systems)

Expertise





• Maritime process engineering– Protection of the maritime environment

• Ballast water• Bilge water• Sludge oil

– Aquaculture technologies• Technologies for hatcheries and marine biomass production (algae, etc.)• Water treatment (recirculation systems)

Energy efficiency and renewable energies• Energy efficiency in industry

– Heat supply, cold supply, power units– Adiabatic cooling– Industrial processes , process unit operations– Reactors, machinery and apparatus engineering– Energy efficiency in technical buildings– Greenhouses– Product carbon footprint determination

• Renewable energies– Solar energy– Bio-energy (energetic valorisation of organic residuesby means of

conversion into biogas, bio ethanol, bio crude oil, solid fuels)

Expertise


Energy efficiency and renewable energies• Energy efficiency in industry

– Heat supply, cold supply, power units– Adiabatic cooling– Industrial processes , process unit operations– Reactors, machinery and apparatus engineering– Energy efficiency in technical buildings– Greenhouses– Product carbon footprint determination

• Renewable energies– Solar energy– Bio-energy (energetic valorisation of organic residuesby means of

conversion into biogas, bio ethanol, bio crude oil, solid fuels)

Valorisation of industrial residues• Materials‘ valorisation

– Development of processes for recovery of raw materials fromindustrial wastes• Lubricating emulsions, sludge oil, caustic soda from textile and leather

industry• High value substances from residues of agroindustry (tomato peels,

residues from horticulture, etc.)• Antioxidants from olive oil production waste water

– Optimisation of certain process unit operations• e.g. application of high power ultrasound for efficiency increase in

emulsion splitting for oil and water recycling• e.g. application of ultrasound in combination with enzymes for

lignocellulosis decomposition

Expertise


Valorisation of industrial residues• Materials‘ valorisation

– Development of processes for recovery of raw materials fromindustrial wastes• Lubricating emulsions, sludge oil, caustic soda from textile and leather

industry• High value substances from residues of agroindustry (tomato peels,

residues from horticulture, etc.)• Antioxidants from olive oil production waste water

– Optimisation of certain process unit operations• e.g. application of high power ultrasound for efficiency increase in

emulsion splitting for oil and water recycling• e.g. application of ultrasound in combination with enzymes for

lignocellulosis decomposition

Development and optimisation of industrial processes• Development and optimisation of production processes and single

process steps (unit operations) E.g. application of ultrasonic sound for process intensivation and

increase of production efficiency

• Upscaling and downscaling of processes• Development of biotechnological and chemical reactors E.g. development of a reactor for the thermo-chemical conversion or

organic wastes into bio crude-oil E.g. development of membrane bio reactors (MBR) for

biotechnological processes

• Development of processes for valorisation of production residuesand wastes Industrial wastes Food processing residues Residues of fermentation processes

Expertise


Development and optimisation of industrial processes• Development and optimisation of production processes and single

process steps (unit operations) E.g. application of ultrasonic sound for process intensivation and

increase of production efficiency

• Upscaling and downscaling of processes• Development of biotechnological and chemical reactors E.g. development of a reactor for the thermo-chemical conversion or

organic wastes into bio crude-oil E.g. development of membrane bio reactors (MBR) for

biotechnological processes

• Development of processes for valorisation of production residuesand wastes Industrial wastes Food processing residues Residues of fermentation processes

Development and optimisation of industrial processes• Process- / Chemical- /Electrical engineering 3D CAD design (Autodesk Inventor) Fluiddynamic simulation for detection of weak points in reactors,

tanks, piping systems, mode of operation, etc. and process ordesign improvement (Ansys CFX or Fluent in combination withAutodesk Inventor 3D CAD design software)

Validation in laboratory-, pilot- and large industrial scale Mathematical process modelling – MatLab Simulink Development of PLC software solutions for process control

Expertise


Development and optimisation of industrial processes• Process- / Chemical- /Electrical engineering 3D CAD design (Autodesk Inventor) Fluiddynamic simulation for detection of weak points in reactors,

tanks, piping systems, mode of operation, etc. and process ordesign improvement (Ansys CFX or Fluent in combination withAutodesk Inventor 3D CAD design software)

Validation in laboratory-, pilot- and large industrial scale Mathematical process modelling – MatLab Simulink Development of PLC software solutions for process control

Land use and biomass• Sustainable agriculture

– Recycling of nutrients– Recycling of wastewater for irrigantion– Fertigation concepts– Water saving irrigation systems

• Biomass– Sustainable biomass production– Biomass characterisation and standardisation– Biomass processing for biofuel and biorefinery purposes

Expertise


Land use and biomass• Sustainable agriculture

– Recycling of nutrients– Recycling of wastewater for irrigantion– Fertigation concepts– Water saving irrigation systems

• Biomass– Sustainable biomass production– Biomass characterisation and standardisation– Biomass processing for biofuel and biorefinery purposes

Chemical analytics / lab services• Standard chemical analytics (gases, liquids, solids)• Indoor air quality monitoring and quality improvement

consultancy• Traces analytics (contaminants in food, water, products,

etc. in extremely low concentrations)• Custom made analytical methods development

Expertise


Chemical analytics / lab services• Standard chemical analytics (gases, liquids, solids)• Indoor air quality monitoring and quality improvement

consultancy• Traces analytics (contaminants in food, water, products,

etc. in extremely low concentrations)• Custom made analytical methods development

Membrane distillation andmembrane crystallisation

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schories

Cáceres, 23.06.2015


Membrane distillation andmembrane crystallisation


Cáceres, 23.06.2015

Beispiel Membranverfahren• Druckgetriebene Membranverfahren (MF, UF, NF, RO,

Pervaporation)– Proof of Concept in Kleinanlage (Druckstufen bis 40 bar)– Mobile technische Anlagen (Druckstufen bis 80 bar) zur Ermittlung

der Scale-up Daten und Betriebsparameteroptimierung– Verfahrenskombination mit biologischen Verfahren

(Membranbioreaktoren)

Tätigkeitsschwerpunkte


Beispiel Membranverfahren• Druckgetriebene Membranverfahren (MF, UF, NF, RO,

Pervaporation)– Proof of Concept in Kleinanlage (Druckstufen bis 40 bar)– Mobile technische Anlagen (Druckstufen bis 80 bar) zur Ermittlung

der Scale-up Daten und Betriebsparameteroptimierung– Verfahrenskombination mit biologischen Verfahren

(Membranbioreaktoren)

Membrane distillation, membrane crystallisation• Driving force for these separation processes is a

temperature gradient between feed and permeateresulting in a difference of partial pressure of watervapour along the membrane pore.

• This effect can be utilised to separate one componentfrom a mixture of substances and to obtain it in highpurity or to concentrate an aquaeous solution.

• The membrane enables due to the high selectivity(depending on membrane material) to reject liquid waterwhereas water vapor can pass the pores

Temperature driven membrane processes


Membrane distillation, membrane crystallisation• Driving force for these separation processes is a

temperature gradient between feed and permeateresulting in a difference of partial pressure of watervapour along the membrane pore.

• This effect can be utilised to separate one componentfrom a mixture of substances and to obtain it in highpurity or to concentrate an aquaeous solution.

• The membrane enables due to the high selectivity(depending on membrane material) to reject liquid waterwhereas water vapor can pass the pores

Membrane distillation, membrane crystallisation• Important for the success of this separation method is not

the pore diameter but the material properties(hydrophobic materials, surface tension of water ca. 73mN/m at 20 °C).

• Typical pore diameters of suitable membarnes rangebetween 0,2 – 1 µm.

• Typical operating temperatures for the „hot“ flow rangebetween 40 and 90 °C.



Membrane distillation, membrane crystallisation• Important for the success of this separation method is not

the pore diameter but the material properties(hydrophobic materials, surface tension of water ca. 73mN/m at 20 °C).

• Typical pore diameters of suitable membarnes rangebetween 0,2 – 1 µm.

• Typical operating temperatures for the „hot“ flow rangebetween 40 and 90 °C.

Membrane distillation, membrane crystallisation• This makes utilisation of low temperature waste heat

possible.• Typical operating temperatures for the „cold“ flow range

approximately 15 – 20 K lower than the temperature ofthe „hot“ flow.

• Higher temperature difference between „hot“ and „cold“flow possible in case this might be required by localconditions (e.g. utilisation of exisiting cooling watergrids).



Membrane distillation, membrane crystallisation• This makes utilisation of low temperature waste heat

possible.• Typical operating temperatures for the „cold“ flow range

approximately 15 – 20 K lower than the temperature ofthe „hot“ flow.

• Higher temperature difference between „hot“ and „cold“flow possible in case this might be required by localconditions (e.g. utilisation of exisiting cooling watergrids).

Membrane distillation, membrane crystallisation• General functional principle, counter current flow


membranepore


water vapor

hotfeed/concentrateflow

colddistillate/permeateflow

Membrane distillation, membrane crystallisation• Common membrane materials are e.g. PVDF, PTFE or

polypropylene.• Modules can be designed as hollow fibre, tubular or flat

sheet membranes (also spriral wound modules possible)Rohrmembranen bis zu Flachmembranen, die auchgewickelt sein können.

• Different module concepts available; the concepts can bedistinguished mainly by means of design and operation ofteh distillate (permeate) section:– Direct Contact Membrane Distillation (DCMD),– Air-Gap Membrane Distillation (AGMD),– Vacuuum Membrane Distillation (VMD),– Sweeping Gas Membrane Distillation (SWGMD).



Membrane distillation, membrane crystallisation• Common membrane materials are e.g. PVDF, PTFE or

polypropylene.• Modules can be designed as hollow fibre, tubular or flat

sheet membranes (also spriral wound modules possible)Rohrmembranen bis zu Flachmembranen, die auchgewickelt sein können.

• Different module concepts available; the concepts can bedistinguished mainly by means of design and operation ofteh distillate (permeate) section:– Direct Contact Membrane Distillation (DCMD),– Air-Gap Membrane Distillation (AGMD),– Vacuuum Membrane Distillation (VMD),– Sweeping Gas Membrane Distillation (SWGMD).

Membrane distillation, membrane crystallisation• In case that the feed/retenate is concentrated to the

extend that dissolved saltes crystallisze the process iscalled membrane crystallisation.

• By means of membrane crystallisation it is possible toseparate on specific salt from a mixture of several salts inaquaeous solution.

• High degrees of purity of separated salts possible.



Membrane distillation, membrane crystallisation• In case that the feed/retenate is concentrated to the

extend that dissolved saltes crystallisze the process iscalled membrane crystallisation.

• By means of membrane crystallisation it is possible toseparate on specific salt from a mixture of several salts inaquaeous solution.

• High degrees of purity of separated salts possible.

Membrane distillation, membrane crystallisation• Process in principle - Direct Contact MD/MC



Membrane distillation, membrane crystallisation• test set-up at ttz


• e.g. membrane: Microdyn NadirMD 020 CP 2N, hydrophobicpolypropylene membrane

• module configuration: 40capillary membranes in parallel,cappliary diameter 1,8 mm

• Membrane surface: 0,1 m²• Anströmfläche: 1cm²• Nomial cut-off (pore diameter):

0,2 µm• Mode of operation: cross-flow,

batch tests• Typical temperature range: 5 –

40 °C• required sample volume for a

test run : ca. 1-2 L (batchtests)


• e.g. membrane: Microdyn NadirMD 020 CP 2N, hydrophobicpolypropylene membrane

• module configuration: 40capillary membranes in parallel,cappliary diameter 1,8 mm

• Membrane surface: 0,1 m²• Anströmfläche: 1cm²• Nomial cut-off (pore diameter):

0,2 µm• Mode of operation: cross-flow,

batch tests• Typical temperature range: 5 –

40 °C• required sample volume for a

test run : ca. 1-2 L (batchtests)

Membrane distillation, membrane crystallisation• Advantages of MD/MC compared to pressure driven

membrane processes (e.g. RO, NF) or standard distillation:– Application possible for concentating aquaeous solutions with very

high osmotic pressure, where presurre driven membrane processesreach limites regarding material strength or operating conditionsschonendes Aufkonzentrierungsverfahren (wertgebendeInhaltsstoffe, Vitamine, Aromen, etc.) ,

– Extremely low mechanical/electrical energy demand, especially incase available low temperature waste heat potentials can beutilised,

– compact systems,– low fouling potential,– high operational reliability,– Simple scale-up by means of numerical flow simulation.



Membrane distillation, membrane crystallisation• Advantages of MD/MC compared to pressure driven

membrane processes (e.g. RO, NF) or standard distillation:– Application possible for concentating aquaeous solutions with very

high osmotic pressure, where presurre driven membrane processesreach limites regarding material strength or operating conditionsschonendes Aufkonzentrierungsverfahren (wertgebendeInhaltsstoffe, Vitamine, Aromen, etc.) ,

– Extremely low mechanical/electrical energy demand, especially incase available low temperature waste heat potentials can beutilised,

– compact systems,– low fouling potential,– high operational reliability,– Simple scale-up by means of numerical flow simulation.

Membrane distillation, membrane crystallisation• Possible technical applications:

– Concentration of all aqueous solutions with sensitive and/or highvalue ingredients that should be concentrated/recovered

– Concentration of aroma-sensitive fruit juices in beverage industry,– Concentration if vitamins– Medical applications,, treatment of blood,– Seawater desalination (small units, 10 m³/d)– Treatment of whey and dairy residues– Treatment of wastewater from pickles and table olives production.– Recovery of high purity antioxidants from olive mill waste water



Membrane distillation, membrane crystallisation• Possible technical applications:

– Concentration of all aqueous solutions with sensitive and/or highvalue ingredients that should be concentrated/recovered

– Concentration of aroma-sensitive fruit juices in beverage industry,– Concentration if vitamins– Medical applications,, treatment of blood,– Seawater desalination (small units, 10 m³/d)– Treatment of whey and dairy residues– Treatment of wastewater from pickles and table olives production.– Recovery of high purity antioxidants from olive mill waste water

Prof. Dr.-Ing. Gerhard SchoriesHead of InstituteWater, Energy and Landscape Managementttz BremerhavenAn der Karlstadt 627568 BremerhavenGermanyTel. : +49 471 80934 102Fax: +49 471 80934 199www.ttz-bremerhaven.de




RESEARCH FOR MORE QUALITY OF LIFE

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schoriesttz Bremerhaven

Water workshopCárceres, Spain

23.06.2015

Desarrollo de biosensores para la monitorización medioambiental yprevención de enfermedades en acuicultura para mejora de seguridad

alimentaria

CONTENIDOS

• Introducción

• Información general

• Objetivos

• Socios

• Paquetes de trabajo

www.ttz-bremerhaven.de

• Introducción

• Información general

• Objetivos

• Socios

• Paquetes de trabajo

SOBRE NOSOTROS

• Fundado en 1987

• Proveedor de servicios de investigación (institución sin ánimo de lucro)

• Trabajamos en medioambiente, alimentiación y salud

• 4 centros de investigación en Bremerhaven

• Equipo multinacional de 120 expertos

• Más de 200 Proyectos financiados por la Comisión Europea desde 5

Programa Marco

• Fundado en 1987

• Proveedor de servicios de investigación (institución sin ánimo de lucro)

• Trabajamos en medioambiente, alimentiación y salud

• 4 centros de investigación en Bremerhaven

• Equipo multinacional de 120 expertos

• Más de 200 Proyectos financiados por la Comisión Europea desde 5

Programa Marcowww.ttz-bremerhaven.de

SOBRE TTZ

• Estado Federal de Bremen/Nortede Alemania

• Ciudad de Bremerhaven(120,000 habitantes)

• Tradición marítima con astillerosy puertos

• Centro aleman en industriaaliementaria (pesca y derivados)


• Estado Federal de Bremen/Nortede Alemania

• Ciudad de Bremerhaven(120,000 habitantes)

• Tradición marítima con astillerosy puertos

• Centro aleman en industriaaliementaria (pesca y derivados)



AREAS PRINCIPALES EN INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCI

Alimentación

Medioambiente

Análisis, Ciencia sensorial, Microbiologia,Preferencias del gusto, Desarrollo de productos,Tecnologías en cereales y panadería, Tecnología de losalimentos

Medioambiente

Sanidad

Acuicultura, Energías renovables, Tratamientode aguas, Biomasa, Usos del suelo y gestión derecursos, Eficiencia energética

Cirugía de mínima invasión, Información médica y

tecnologías de la comunicación, Análisis de contaminantes,

Alimentos funcionales, Apoyo sanitarioavanzado



Biotecnología, Tecnología de losalimentos

Tecnologías para panaderías

Análisis sensorial

Genética molecular

ÁREAS DE TRABAJO

Genética molecular

Análisis

Gestión de los recursos hídricos yAcuiculturaGestión sostenible del suelo

Gestión energética sostenible yenergías renovables


INFORMACIÓN GENERAL

Desarrollo de biosensores para la monitorizaciónmedioambiental y prevención de enfermedades enacuicultura para mejora de seguridad alimentaria


Desarrollo de biosensores para la monitorizaciónmedioambiental y prevención de enfermedades enacuicultura para mejora de seguridad alimentaria

ENVIGUARD INFORMACIÓN

Objetivo:

• desarrollo de dispositivo de medida específico ypreciso para contaminantes químicos ybiológicos:

Selección de especies de microalgas tóxicas

Viruses

Bacterias

PCBs

Cianotoxinas


Objetivo:

• desarrollo de dispositivo de medida específico ypreciso para contaminantes químicos ybiológicos:

Selección de especies de microalgas tóxicas

Viruses

Bacterias

PCBs

Cianotoxinas


El “dispositivo” consistirá de:

• 3 biosensores diferentes(algas/patogenos/químicos)

cada uno utiliza una “técnica de detección”diferente

• Conectado a una interfaz común

Unidad de muestreo

Pretratamiento

Fuente de alimentación

Procesado y envío de datos

• Base de datos en Internet www.ttz-bremerhaven.de

El “dispositivo” consistirá de:

• 3 biosensores diferentes(algas/patogenos/químicos)

cada uno utiliza una “técnica de detección”diferente

• Conectado a una interfaz común

Unidad de muestreo

Pretratamiento

Fuente de alimentación

Procesado y envío de datos

• Base de datos en Internet


Otras características:

• Sistema modular de hasta 3 sensores integrados en unúnico dispositivo portátil

• resultados en tiempo real

• sensores trabajando simultaneamente

• muestreo automático

• fácil acceso a datos


Otras características:

• Sistema modular de hasta 3 sensores integrados en unúnico dispositivo portátil

• resultados en tiempo real

• sensores trabajando simultaneamente

• muestreo automático

• fácil acceso a datos

PARTNERS

• 19 Socios

• 9 paisesAlemaniaPaíses BajosBélgicaFranciaEspañaReino UnidoMaltaIsraelTurquía

• 12 Pymes

• 7 Centros de I+D

• 19 Socios

• 9 paisesAlemaniaPaíses BajosBélgicaFranciaEspañaReino UnidoMaltaIsraelTurquía

• 12 Pymes

• 7 Centros de I+Dwww.ttz-bremerhaven.de

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 1

Objetivo:

Determinación de requerimientos físicos,biológicos y económicos para el desarrollo yevaluación de la tecnología

www.ttz-bremerhaven.deSource: Dr. Deniz D. Tosun

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 2 „SENSOR DE ALGAS“

Objetivo:

Desarrollo de sensorde detección de algastóxicas basado encuantificación deácido nucléico.


Objetivo:

Desarrollo de sensorde detección de algastóxicas basado encuantificación deácido nucléico.

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 3 – „SENSOR DE PATÓGENOS“

Objetivo:

Desarrollo de chipmicrofluido y bioactivadorecubierto por aptámeroscapaces de detectarpatógenos


Objetivo:

Desarrollo de chipmicrofluido y bioactivadorecubierto por aptámeroscapaces de detectarpatógenos

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 4 – „SENSOR DE QUÍMICOS“

Objetivo:

Desarrollo de unidadóptica nanobiosensiblehaciendo uso deanticuerpos para ladeteción de químicos ytoxinas


Objetivo:

Desarrollo de unidadóptica nanobiosensiblehaciendo uso deanticuerpos para ladeteción de químicos ytoxinas

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 5- ENVIGUARD PORT

Objetivo:

•Unidad central de procesamiento ytransmisión de datos y fuente dealimentación

•Desarrollo de interfaz paraprocesamiento de señales ydistribución de datos

•Desarrollo y puesta en marcha desoftware y página webEnviGuard.Net


Objetivo:

•Unidad central de procesamiento ytransmisión de datos y fuente dealimentación

•Desarrollo de interfaz paraprocesamiento de señales ydistribución de datos

•Desarrollo y puesta en marcha desoftware y página webEnviGuard.Net

ENVIGUARD – PAQUETE DE TRABAJO 6- TESTEO

Objetivo:

• Prueba de aplicabilidad y rendimiento delsistema EnviGuard a escalas piloto y comercial

•En sistemas cerrados

•En aplicaciones reales

•Acoplar los sistemas EnviGuard y FerryBox comola tecnología más avanzada para el monitoreo in-situ


Objetivo:

• Prueba de aplicabilidad y rendimiento delsistema EnviGuard a escalas piloto y comercial

•En sistemas cerrados

•En aplicaciones reales

•Acoplar los sistemas EnviGuard y FerryBox comola tecnología más avanzada para el monitoreo in-situ

ENVIGUARD – PAQUETES DE TRABAJO 7 & 8

Objetivo:

• Diseminación de los objetivos del proyecto yresultados para desarrollar estrategias deexplotación comercial (WP7)

•Gestión del proyecto (WP8)


Objetivo:

• Diseminación de los objetivos del proyecto yresultados para desarrollar estrategias deexplotación comercial (WP7)

•Gestión del proyecto (WP8)

ENVIGUARD INFORMACIÓN GENERAL

www.ttz-bremerhaven.deSource: „Fischerei und Aquakultur in Europa“, Nr. 56 Juni 2012, European Union 2012 / modified

ENVIGUARD – DESIRED OUTCOME


Será un sistema de alerta temprana para elsector de la acuicultura europeo y una

herramienta de monitoreo medioambientalpara evaluar el estado del mar.

INTERCAMBIOS CON OTROS PROYECTOS OCEÁNICOS

Tarea – Intercambio e intensificación con otrosproyectos OCEAN 2013 :

Contacto directo con coordinadores deroyectos OCEAN 2013 para

• intercambio de información

• invitación a eventos específicos cada 18-24meses

• interconectar webs de proyectos


Tarea – Intercambio e intensificación con otrosproyectos OCEAN 2013 :

Contacto directo con coordinadores deroyectos OCEAN 2013 para

• intercambio de información

• invitación a eventos específicos cada 18-24meses

• interconectar webs de proyectos

Destilación y cristalizaciónpor membranas


Cáceres, 23.06.2015


Destilación y cristalizaciónpor membranas


Cáceres, 23.06.2015

Procesos con membranas• Procesos de membranas pilotados por presión (MF, UF, NF,

RO, Pervaporación)– Prueba de concepto con planta piloto (Presiones hasta 40 bar)– Plantas portátiles (Presiones hasta 80 bar)– Procesos biológicos combinados con membranas (MBR)

Áreas de aplicación


Destilación por membranas, Cristalización por membranas• La fuerza motriz que lleva a cabo el proceso de separación

es un gradiente de temperatura entre la alimentación y elpermeado, resultando en una diferencia de presión parcialde vapor de agua a lo largo del poro de la membrana

• Este efecto se puede utilizar para separa un componente deuna mezcla de sustancias y obtener este en un muy altogrado de pureza o para concentrar una solución acuosa

• La membrana permite, gracias a su alta selectividad(dependiendo del material de la membrana), rechazar aguaen estado líquido mientras el vapor de agua puede atravesarlos poros

Procesos de membranas pilotados por temperatura


Destilación por membranas, Cristalización por membranas• La fuerza motriz que lleva a cabo el proceso de separación

es un gradiente de temperatura entre la alimentación y elpermeado, resultando en una diferencia de presión parcialde vapor de agua a lo largo del poro de la membrana

• Este efecto se puede utilizar para separa un componente deuna mezcla de sustancias y obtener este en un muy altogrado de pureza o para concentrar una solución acuosa

• La membrana permite, gracias a su alta selectividad(dependiendo del material de la membrana), rechazar aguaen estado líquido mientras el vapor de agua puede atravesarlos poros

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• La importancia del éxito de este método de separación no

depende del tamaño de poro, sino de las propiedades delmaterial (material hidrófobo, tensión superficial del agua73 mN/m a 20 °C)

• Tamaño de poro estándar para este tipo de membranasvaría entre 0,2 – 1 µm.

• Temperatura de operación en el fluido “caliente“ debevariar entre 40 y 90 °C.



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• La importancia del éxito de este método de separación no

depende del tamaño de poro, sino de las propiedades delmaterial (material hidrófobo, tensión superficial del agua73 mN/m a 20 °C)

• Tamaño de poro estándar para este tipo de membranasvaría entre 0,2 – 1 µm.

• Temperatura de operación en el fluido “caliente“ debevariar entre 40 y 90 °C.

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Este proceso hace posible la utilización de calor residual

(baja temperatura)• Temperatura de operación en el fluido “frío“ varía

aproximadamente entre 15 – 20 K menos que latemperatura del fluido “caliente“

• Cabe la posibilidad de que la diferencia de temperaturaentre los fluidos “caliente“ y “frío“ deba ser superior,dependiendo de los requerimientos del residuo a tratar



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Este proceso hace posible la utilización de calor residual

(baja temperatura)• Temperatura de operación en el fluido “frío“ varía

aproximadamente entre 15 – 20 K menos que latemperatura del fluido “caliente“

• Cabe la posibilidad de que la diferencia de temperaturaentre los fluidos “caliente“ y “frío“ deba ser superior,dependiendo de los requerimientos del residuo a tratar

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Principio general de funcionamiento


Poro demembrana


Vapor de agua

Alimentacióncaliente / flujoconcentrado

Destilado frío/ flujopermeado

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Materiales comunes en las membranas PVDF, PTFE o

polipropileno.• Los módulos pueden ser de fibra hueca, tubulares o de

placa plana (posibilidad de enrollamiento espiral).• Disponibilidad de diferentes conceptos de módulos, que

pueden diferenciarse principalmente por el diseño yoperación de la sección del permeado:– Destilación por membranas con contacto directo (DCMD),– Destilación por membranas por Air-Gap (AGMD),– Destilación por membranas por vacío (VMD),– Destilación por membranas por gas de barrido (SWGMD).



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Materiales comunes en las membranas PVDF, PTFE o

polipropileno.• Los módulos pueden ser de fibra hueca, tubulares o de

placa plana (posibilidad de enrollamiento espiral).• Disponibilidad de diferentes conceptos de módulos, que

pueden diferenciarse principalmente por el diseño yoperación de la sección del permeado:– Destilación por membranas con contacto directo (DCMD),– Destilación por membranas por Air-Gap (AGMD),– Destilación por membranas por vacío (VMD),– Destilación por membranas por gas de barrido (SWGMD).

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• En el cado de que la alimentación se concentra hasta el

extremo de que las sales disueltas cristalizan, el procesose llama Cristalización por membranas

• Por mediod de la cristalización por membranas es posibleseparar sales específicas de una mezcla de diferentessales disueltas en solución acuosa

• Alto grado de pureza en las sales separadas



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• En el cado de que la alimentación se concentra hasta el

extremo de que las sales disueltas cristalizan, el procesose llama Cristalización por membranas

• Por mediod de la cristalización por membranas es posibleseparar sales específicas de una mezcla de diferentessales disueltas en solución acuosa

• Alto grado de pureza en las sales separadas

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Principios del proceso- Contacto directoMD/MC



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Test en ttz


• Membrana: Microdyn Nadir MD020 CP 2N, polipropilenohidrófobo

• Configuración módulo: 40membranas capilares enparalelo, diametro capilar 1,8mm

• Superficie membrana: 0,1 m²• Nominal cut-off (diametro de

poro): 0,2 µm• Modo operación: cross-flow, en

lotes• Rango de temperatura: 5 – 40

°C• Volumen requerido para test:

ca. 1-2 L (tests en lotes)


• Membrana: Microdyn Nadir MD020 CP 2N, polipropilenohidrófobo

• Configuración módulo: 40membranas capilares enparalelo, diametro capilar 1,8mm

• Superficie membrana: 0,1 m²• Nominal cut-off (diametro de

poro): 0,2 µm• Modo operación: cross-flow, en

lotes• Rango de temperatura: 5 – 40

°C• Volumen requerido para test:

ca. 1-2 L (tests en lotes)

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Ventajas de MD/MC comparado con procesos de

membrana pilotados por presión (ej. OI, NF) o destilaciónconvencional:– Aplicaciones de concentración de soluciones acuosas con muy alta

presión osmótica, donde los procesos de membranas pilotadas porpresión alcanzan el limite de resistencia de materiales o de operación(recuperación de sustancias de valor, Vitaminas, Aromas, etc.)

– Muy baja demanda de energía mecánica/eléctrica, especialmente incasos donde hay disponible fuentes de calor residual potencialmentereutilizable

– Systemas compactos– Bajo ensuciamiento– Alta fiabilidad en operación– Escalado simple



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Ventajas de MD/MC comparado con procesos de

membrana pilotados por presión (ej. OI, NF) o destilaciónconvencional:– Aplicaciones de concentración de soluciones acuosas con muy alta

presión osmótica, donde los procesos de membranas pilotadas porpresión alcanzan el limite de resistencia de materiales o de operación(recuperación de sustancias de valor, Vitaminas, Aromas, etc.)

– Muy baja demanda de energía mecánica/eléctrica, especialmente incasos donde hay disponible fuentes de calor residual potencialmentereutilizable

– Systemas compactos– Bajo ensuciamiento– Alta fiabilidad en operación– Escalado simple

Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Posibles aplicaciones técnicas:

– Concentración de soluciones acuosas para recuperación desustancias sensibles o de muy alto valor

– Concentración de aromas de frutas en la industria de bebidas– Concentración de vitaminas– Aplicaciones médicas, tratamientos de la sangre– Desalación de agua de mar (pequeñas unidades, 10 m³/dia)– Tratamientos de sueros y residuos lácteos– Tratamiento de aguas residuales de la industria olivarera (aceituna

de mesa)– Recuperación de antioxidantes puros de residuos de la industria

olivarera (producción aceite de oliva)



Destilación por membranas, Cristalización por membranas• Posibles aplicaciones técnicas:

– Concentración de soluciones acuosas para recuperación desustancias sensibles o de muy alto valor

– Concentración de aromas de frutas en la industria de bebidas– Concentración de vitaminas– Aplicaciones médicas, tratamientos de la sangre– Desalación de agua de mar (pequeñas unidades, 10 m³/dia)– Tratamientos de sueros y residuos lácteos– Tratamiento de aguas residuales de la industria olivarera (aceituna

de mesa)– Recuperación de antioxidantes puros de residuos de la industria

olivarera (producción aceite de oliva)

Biorreactores de membranade bajo consumo eléctrico

para el tratamiento de aguaresidual de la industria

vitivinícola.Ejemplo: SUSTAVINO


Cáceres, 23.06.2015


Biorreactores de membranade bajo consumo eléctrico

para el tratamiento de aguaresidual de la industria

vitivinícola.Ejemplo: SUSTAVINO


Cáceres, 23.06.2015

Implementación de un Biorreactor de Membrana enBodega “Weingut Holstein“ (Alemania)

Wasser-/ Energie- und Landschaftsmanagement2

Modulo 1: Alternativas minimización


Modulo 2: Métodos tratamiento de aguas

La legislación alemana obliga a las bodegas alemanas a pagar un impuesto especialpara las aguas residuales producidas, ya que la carga orgánica de estas esdemasiado alta para las EDAR municipales lo que haría que recibieran unasobrecarga excesiva. Como ejemplo, durante la vendimia de 2011 la EDAR delmunicipio de Kindenheim tuvo que interrumpir operacion debido a sobrecargas en elagua bruta.

Weingut Holstein tiene un total de costes anuales procedentes de la utilización delagua de red y la producción de aguas residuales de 282 € / año + 55 € cuota básica+ 1.200 € de gastos adicionales para los productores de vino. Este impuestoadicional depende del volumen anual de vino producido, pero la cantidad final estáen el rango de 1.448 € / año.

Producción anual de agua residual: 146m3Concentración media de DQO: 6,5 g COD.L-1


La legislación alemana obliga a las bodegas alemanas a pagar un impuesto especialpara las aguas residuales producidas, ya que la carga orgánica de estas esdemasiado alta para las EDAR municipales lo que haría que recibieran unasobrecarga excesiva. Como ejemplo, durante la vendimia de 2011 la EDAR delmunicipio de Kindenheim tuvo que interrumpir operacion debido a sobrecargas en elagua bruta.

Weingut Holstein tiene un total de costes anuales procedentes de la utilización delagua de red y la producción de aguas residuales de 282 € / año + 55 € cuota básica+ 1.200 € de gastos adicionales para los productores de vino. Este impuestoadicional depende del volumen anual de vino producido, pero la cantidad final estáen el rango de 1.448 € / año.

Producción anual de agua residual: 146m3Concentración media de DQO: 6,5 g COD.L-1

Modulo 2: CostesEquipos Coste(€) Costes de personal

MBR (deposito 3cámaras, bombas,

soplantes, etc)4.558,00€

Instalación de MBR ypuesta en marcha

1 semana

Transporte 500€ aprox.Costes de operaciónpor personal de la

bodega3 horas/semana

Depósito dealimentación

(1m3)*85€

Sample analysis,COD control

1 muestra mensualmáximo

(29€/muestra)Depósito aguatratada (1m3)*

85€ Vaciado de fangosUna vez cada 1-2años de operación


Para un sistema funcionando 12 meses, los costes de operación estarán en torno a 1500€dependiendo de los costes de electricidad en cada país y de los costes de personal que tenga labodega.Para un sistema funcionando solamente 8 meses, el sistema necesitará tratar una media de 608L.d-1, lo que implicaría 3.952 gCOD.d-1. Para poder tratar esta carga orgánica diaria, se deberíaalimentar el sistema con una tasa de carga orgánica (ORL) de 5,2 gCOD.L-1.d-1. En base aestos parámetros, los costes de mantenimiento se reducirían a 1.000€ por año.

Depósito aguatratada (1m3)*

85€ Vaciado de fangosUna vez cada 1-2años de operación

Bomba dealimentación

365€

Costes eléctricidad3 €/día (1095€por

año)**

Modulo 2: Experimentos con MBR piloto

Biorreactor 50L

Agua real procedente de Weingut Holstein

Experimento: 100 dias

OLR: 05 – 20 g COD.L-1.d-1

Parámetros estudiados Remoción DQO(biologica y total) Crecimiento de biomasa Carga másica (F/M ratio) Permeabilidad de la membrana


Biorreactor 50L

Agua real procedente de Weingut Holstein

Experimento: 100 dias

OLR: 05 – 20 g COD.L-1.d-1

Parámetros estudiados Remoción DQO(biologica y total) Crecimiento de biomasa Carga másica (F/M ratio) Permeabilidad de la membrana


Valores de DQO y Eficiencia en eliminación de DQO



Crecimiento de biomasa, viabilidad y permeabilidad de la membrana

Exper.time[d]

TSS[g/L] VSS[g/L]

CODremoved

(g/L)

[g VSS/gCOD]

MLVSS/MLSS

Sludgedischarged

[L]

F/M[gCOD/gTSSd]

OLR[gCOD/L*d]

1 4 2,47 5,83 0,42 0,62 0,13 0,57 2,6 1,5 3,82 0,39 0,58 0,38 116 1,22 0,7 2,25 0,31 0,57 0,82 122 2,47 1,53 2,25 0,68 0,62 0,81 228 3,3 2,15 2,27 0,95 0,65 1,14 3,335 3,73 1,48 3,20 0,46 0,40 1,01 3,7543 6,08 1,43 4,51 0,32 0,24 0,62 3,7549 5,07 1,4 3,46 0,40 0,28 0,74 3,7556 7,8 3,5 4,59 0,76 0,45 0,58 4,564 15,2 4,36 6,95 0,63 0,29 10 0,30 4,565 11,92 2,4 6,81 0,35 0,20 5 0,36 4,370 11 1,6 6,57 0,24 0,15 0,39 4,378 12,5 7,8 6,50 1,20 0,62 0,68 8,582 18 6,8 7,06 0,96 0,38 5 0,28 583 14,3 4,2 6,81 0,62 0,29 5 0,35 585 14,8 4,7 3,76 1,25 0,32 5 0,34 586 13 4 7,05 0,57 0,31 5 0,38 589 11,7 3,6 6,95 0,52 0,31 0,19 2,290 14,2 4,6 6,98 0,66 0,32 5 0,77 1191 11,6 3,8 6,84 0,56 0,33 0,43 592 10 2,3 5,32 0,43 0,23 5 0,70 794 6,5 0,7 3,72 0,19 0,11 5 1,23 895 7,6 1,8 3,77 0,48 0,24 1,05 896 7,9 1,5 4,44 0,34 0,19 1,39 1197 8,7 2,1 4,08 0,51 0,24 1,45 12,698 8 3,7 4,72 0,78 0,46 1,88 1599 6,7 1,4 4,34 0,32 0,21 5 2,24 15100 6,4 1,3 4,01 0,32 0,20 3,13 20


Exper.time[d]

TSS[g/L] VSS[g/L]

CODremoved

(g/L)

[g VSS/gCOD]

MLVSS/MLSS

Sludgedischarged

[L]

F/M[gCOD/gTSSd]

OLR[gCOD/L*d]

1 4 2,47 5,83 0,42 0,62 0,13 0,57 2,6 1,5 3,82 0,39 0,58 0,38 116 1,22 0,7 2,25 0,31 0,57 0,82 122 2,47 1,53 2,25 0,68 0,62 0,81 228 3,3 2,15 2,27 0,95 0,65 1,14 3,335 3,73 1,48 3,20 0,46 0,40 1,01 3,7543 6,08 1,43 4,51 0,32 0,24 0,62 3,7549 5,07 1,4 3,46 0,40 0,28 0,74 3,7556 7,8 3,5 4,59 0,76 0,45 0,58 4,564 15,2 4,36 6,95 0,63 0,29 10 0,30 4,565 11,92 2,4 6,81 0,35 0,20 5 0,36 4,370 11 1,6 6,57 0,24 0,15 0,39 4,378 12,5 7,8 6,50 1,20 0,62 0,68 8,582 18 6,8 7,06 0,96 0,38 5 0,28 583 14,3 4,2 6,81 0,62 0,29 5 0,35 585 14,8 4,7 3,76 1,25 0,32 5 0,34 586 13 4 7,05 0,57 0,31 5 0,38 589 11,7 3,6 6,95 0,52 0,31 0,19 2,290 14,2 4,6 6,98 0,66 0,32 5 0,77 1191 11,6 3,8 6,84 0,56 0,33 0,43 592 10 2,3 5,32 0,43 0,23 5 0,70 794 6,5 0,7 3,72 0,19 0,11 5 1,23 895 7,6 1,8 3,77 0,48 0,24 1,05 896 7,9 1,5 4,44 0,34 0,19 1,39 1197 8,7 2,1 4,08 0,51 0,24 1,45 12,698 8 3,7 4,72 0,78 0,46 1,88 1599 6,7 1,4 4,34 0,32 0,21 5 2,24 15100 6,4 1,3 4,01 0,32 0,20 3,13 20


• Los experimentos mostraron MBR como una solución fiable para la industria vitivinícola, ofreciendosistemas de baja superficie de ocupación, mínimos impactos visual y olor, así como evitar la descaqrga deestos efluentes en EDAR municipales.

• La calidad del efluente cumplió constantemente con los límites establecidos para industrias de este tipo,satisfaciendo además una serie de aplicacíones de reutilización como se indica en las normas nacionales,como por ejemplo el riego de cultivos.

• Incrementos en la carga orgánica no afectaron a la operación del reactor o a la calidad del efluente. MBRse adaptó sin problemas a diferentes ratios de carga contamientante, siendo importante ademásdestacar el buen comportamiento de las membranas antes los picos de caudal sufridos durante losensayos.

• MBRS permiten operar con concentraciones de SS en el licor mezcla (MLSS) más altas que en otrossistemas y trabajar óptimamente hasta con concentraciones de 15 g TSS /L durante varios periodosdurante los ensayos, eliminando completamente los sólidos debido a la eficacia de las membranas deultrafiltración.

• El aumento de la viabilidad microbiológica con el correspondiente incremento de carga másica reveló quela viabilidad microbiológica se puede mejorar mediante la purga de lodos del MBR.


• Los experimentos mostraron MBR como una solución fiable para la industria vitivinícola, ofreciendosistemas de baja superficie de ocupación, mínimos impactos visual y olor, así como evitar la descaqrga deestos efluentes en EDAR municipales.

• La calidad del efluente cumplió constantemente con los límites establecidos para industrias de este tipo,satisfaciendo además una serie de aplicacíones de reutilización como se indica en las normas nacionales,como por ejemplo el riego de cultivos.

• Incrementos en la carga orgánica no afectaron a la operación del reactor o a la calidad del efluente. MBRse adaptó sin problemas a diferentes ratios de carga contamientante, siendo importante ademásdestacar el buen comportamiento de las membranas antes los picos de caudal sufridos durante losensayos.

• MBRS permiten operar con concentraciones de SS en el licor mezcla (MLSS) más altas que en otrossistemas y trabajar óptimamente hasta con concentraciones de 15 g TSS /L durante varios periodosdurante los ensayos, eliminando completamente los sólidos debido a la eficacia de las membranas deultrafiltración.

• El aumento de la viabilidad microbiológica con el correspondiente incremento de carga másica reveló quela viabilidad microbiológica se puede mejorar mediante la purga de lodos del MBR.

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Biorreactor de MembranaPlanta Piloto


Indice

1. Construcción del MBR2. Puesta en marcha y resumen de trabajos3. Análisis en laboratorio y plan de visitas a planta4. Resultados5. Conclusiones


1. Construcción del MBR2. Puesta en marcha y resumen de trabajos3. Análisis en laboratorio y plan de visitas a planta4. Resultados5. Conclusiones

• Depósito de tres cámaras• Sistema de aireación• Módulo de membranas sumergidas• Sistema de extracción de permeado• Sistema de recirculación de fangos• Cuadro de control• Sistema de control de niveles

1. Construcción de MBR


• Depósito de tres cámaras• Sistema de aireación• Módulo de membranas sumergidas• Sistema de extracción de permeado• Sistema de recirculación de fangos• Cuadro de control• Sistema de control de niveles

Tres cámaras

Cámaraalimentación

1060L

Cámarade fangos

460L

Capacidad total 2280 L


CámaraMBR760L

Sistema de aireación

• Tipo: Soplantes demembranas

• Caudal @ Presión : 5.5 m3/[email protected] m.c.a.

• Bajo nivel sonoro yvibraciones

• Aire libre de aceite• Bajo mantenimiento• Electricidad: 220-240V.

Monofásico. 50 Hz.• Conexiones: 20 mm


• Tipo: Soplantes demembranas

• Caudal @ Presión : 5.5 m3/[email protected] m.c.a.

• Bajo nivel sonoro yvibraciones

• Aire libre de aceite• Bajo mantenimiento• Electricidad: 220-240V.

Monofásico. 50 Hz.• Conexiones: 20 mm

Módulo de membranas

• Tipo: Ultrafiltración, sumergidas• Dimensiones: 415 mm x 207

mm x 492 mm (L x A x AL)• Diametro salida: 25mm• Superficie de membrana: 7 m2

• Flux máximo: 50 l/m2 h• Luz de poro: 0.04 μm• Presión de filtración: 0.1 – 0.15

bar• Presión contralavado: 0.07 – 0.1

bar


• Tipo: Ultrafiltración, sumergidas• Dimensiones: 415 mm x 207

mm x 492 mm (L x A x AL)• Diametro salida: 25mm• Superficie de membrana: 7 m2

• Flux máximo: 50 l/m2 h• Luz de poro: 0.04 μm• Presión de filtración: 0.1 – 0.15

bar• Presión contralavado: 0.07 – 0.1

bar

Sistema Extracción permeado

• Válvula de aliviode presión

• Válvula decontrol depresión defiltrado

• Bomba depermeado

•Vacuómetro

•Rotámetro


• Válvula de aliviode presión

• Válvula decontrol depresión defiltrado

• Bomba depermeado

•Vacuómetro

•Rotámetro

Recirculación de fangos

• Tipo: Submergible• Impulsor: Vortex• Electricidad: 230 V.

Monofásico. 50 Hz.• Caudal @ Presión : 5 m3/h

@ 3 m.c.a.

Pump Diffusers


• Tipo: Submergible• Impulsor: Vortex• Electricidad: 230 V.

Monofásico. 50 Hz.• Caudal @ Presión : 5 m3/h

@ 3 m.c.a. Sprinklers

Cuadro de control

• Dimensiones: 500 mm x 400mm x 230 mm (L x A x H)

• Autómata: Schneider ZelioLogic

• Corriente cortocircuito: 6 kA• Corriente asignada: 25 A


• Dimensiones: 500 mm x 400mm x 230 mm (L x A x H)

• Autómata: Schneider ZelioLogic

• Corriente cortocircuito: 6 kA• Corriente asignada: 25 A

Configuración PLC, Niveles


2. Puesta en marcha


Progreso de funcionamiento


3. Lab Analysis


Plan de visitas a planta


4. Resultados


4. Resultados

Eficiencia en eliminación DQO


Crecimiento de biomasa


Temperature Effects


pH


5. Conclusion

• La tasa de carga orgánica aplicada fue en torno a un máximo de 0,8 g DQO. .L-1.d-1.La variación de la tasa de carga o DQO en el agua residual no afectó a laconcentración de DQO en el permeado, ya que esto se probó también a escalalaboratorio.

• El pH se mantuvo estable en el reactor (Licor mezcla) durante la operación delsistema, dentro del rango óptimo establecido para esta tecnología.

• La actividad biológica en el reactor ayudó a mantener la temperatura más alta que latemperatura ambiente (Estimado aproximadamente considerando un sistemaadiabático, se podría decir que el 50% de la energía proviene de soplantes y el 50%de energía de reacciones químicas)

• Se pudo observar que la cantidad de oxígeno disuelto presente en el biorreactor esmenor cuando la concentración de sólidos en el licor mezcla aumenta.

• La carga másica se mantuvo casi constante durante los 30 días que duró el ensayo,en el rango de 0,15.

• En un proceso de tratamiento biológico, la concentración de fangos es un factorimportante para asegurar la viabilidad del este.

• .


• La tasa de carga orgánica aplicada fue en torno a un máximo de 0,8 g DQO. .L-1.d-1.La variación de la tasa de carga o DQO en el agua residual no afectó a laconcentración de DQO en el permeado, ya que esto se probó también a escalalaboratorio.

• El pH se mantuvo estable en el reactor (Licor mezcla) durante la operación delsistema, dentro del rango óptimo establecido para esta tecnología.

• La actividad biológica en el reactor ayudó a mantener la temperatura más alta que latemperatura ambiente (Estimado aproximadamente considerando un sistemaadiabático, se podría decir que el 50% de la energía proviene de soplantes y el 50%de energía de reacciones químicas)

• Se pudo observar que la cantidad de oxígeno disuelto presente en el biorreactor esmenor cuando la concentración de sólidos en el licor mezcla aumenta.

• La carga másica se mantuvo casi constante durante los 30 días que duró el ensayo,en el rango de 0,15.

• En un proceso de tratamiento biológico, la concentración de fangos es un factorimportante para asegurar la viabilidad del este.

• .

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Electrodialisis


Caceres, 23.06.2015


Electrodialisis


Caceres, 23.06.2015

Electrodialisis• Se puede conseguir la separación de sales disueltas

(iones) utilizando membranas ion-selectivas en un campode corriente continua

• Aniones (ej. Cl-) se moverán al compartimento delcátodo, mientras los cationes (ej. Na+) se moverán alcompartimento del ánodo

• By alternating implementation of membranes, i.e.membranes, either permeable for anions or cations only itis possible to obtain in parallel from a saline feed twoaquaeous solutions, high and low in ion.

• Driving force for the mass transfer across the membranesis the electrical field, applied to a stack of membranesconsiting of alternating cation- and anion-selectivemembranes

Separación por membranas en campos eléctricos


Electrodialisis• Se puede conseguir la separación de sales disueltas

(iones) utilizando membranas ion-selectivas en un campode corriente continua

• Aniones (ej. Cl-) se moverán al compartimento delcátodo, mientras los cationes (ej. Na+) se moverán alcompartimento del ánodo



Electrodialisis• Solamente aplicable corriente continua para establecer un

campo eléctrico constante.• Materiales estándar de fabricacion de estas membranas

estan compuestos de polímeros orgánicos ion-selectivos.• Las membranas son resistentes a un la mayoría de

soluciones acuosas inorgánicas en un amplio rango de pH(válidas tambien para purificación de ácidos inorgánicosfuertes y soluciones básicas).

• El proceso de limpieza de las membranas es simple:– Depósitos inorgánicos en las membranas se pueden eliminar

cambiando la polaridad del campo eléctrico.– Depósitos orgánicos (ej. biofilms) se pueden eliminar lavándolas

con una solución de Anolyte.



Electrodialisis• Solamente aplicable corriente continua para establecer un

campo eléctrico constante.• Materiales estándar de fabricacion de estas membranas

estan compuestos de polímeros orgánicos ion-selectivos.• Las membranas son resistentes a un la mayoría de

soluciones acuosas inorgánicas en un amplio rango de pH(válidas tambien para purificación de ácidos inorgánicosfuertes y soluciones básicas).

• El proceso de limpieza de las membranas es simple:– Depósitos inorgánicos en las membranas se pueden eliminar

cambiando la polaridad del campo eléctrico.– Depósitos orgánicos (ej. biofilms) se pueden eliminar lavándolas

con una solución de Anolyte.


Separación de iones en campo eléctrico (Corriente Contínua)

Movimiento departículas cargadas(iones) en un campoeléctrico

Control de movimiento de iones en uncampo eléctrico por medio de unamembrana de intercambio cationico(KAM)


El KAM es una barrera para Aniones,mien tras los cationes la puedenatravesar – separación iónica!


Produccion de un eficaz desinfectante en el compartimento delánodo:

• Reactions at the anode

• Reacción en el compartimento del cátodo

NaCl-Solution, pH > 7

NaCl-Solution, pH < 7

Formacion de Hipoclorito

Formacion de Cloro


Produccion de un eficaz desinfectante en el compartimento delánodo:


• Reacción en el compartimento del cátodo

El producto de la reacción en el ánodo tiene un potencialalto de desinfección (expresión „Anofluid“, „Anolyte“)

Electrodialisis:

Principio general

Polaridad inversa

Membrane separation in electrical fields


Electrodialisis:

Principio general

Polaridad inversa


Separación de iones en campo eléctrico (Corriente Continua):• Pila de membranas de intercambio catiónico (KAM) e intercambio

aniónico (AAM); membranas poliméricas (menor coste)• Los iones pueden atravesas las membranas, pero no el agua

(aniones atraviesan AAM, mientras que cationes atraviesan KAM)


Diluido (pobre en iones)

Concentrado(rico en iones)

Electrodos delimpieza

Alimentacion:agua salada(agua de mar,agua salobre)


Separación de iones en campo eléctrico (Corriente Continua):• Limpieza de membranas mediante inversión de polaridad• No se requiere presión para operación, no hay desgaste.• Capacidad de tratamiento ajustable por potencia de CC y/o

capacidad de bombeo (tiempo de retención en campo eléctrico)• Sistema modular – adaptación de la capacidad de tratamiento a las

necesidades del sistema.


Diluido (pobre en iones)

Concentrado(rico en iones)

Electrodos delimpieza

Alimentacion:agua salada(agua de mar,agua salobre)

Laboratorio de electrodialisis en ttz:

– Tipos de membranas: orgánicas de placas planas, membranascation- y anio-selectivas mediante alternancia en orientación, ej.Ralex AMH y CMH (grado alimentario)

– Modo de operación: cross-flow, tests en lotes, tests en contínuo apequeña escala

– Fuente de alimentación de corriente continua: 0-3 A, 0-30 V DC– Caudal de alimentación ca. 30 – 60 l/h– Volúmen mínimod e muestra para tests en lote: 4 L



Laboratorio de electrodialisis en ttz:

– Tipos de membranas: orgánicas de placas planas, membranascation- y anio-selectivas mediante alternancia en orientación, ej.Ralex AMH y CMH (grado alimentario)

– Modo de operación: cross-flow, tests en lotes, tests en contínuo apequeña escala

– Fuente de alimentación de corriente continua: 0-3 A, 0-30 V DC– Caudal de alimentación ca. 30 – 60 l/h– Volúmen mínimod e muestra para tests en lote: 4 L

Electrodialisis– Planta de laboratorio para prueba de conceptos



Electrodialisis• Ventajas de ED en comparación con membranas pilotadas

por presión (OI, NF) y procesos de destilación oevaporación:– Operación mediante energía renovable (especialmente fotovoltaica,

sin necesidad de convertidor CC-CA)– Sistemas descentralizados o en aplicaciones portátiles– Baja formación de fouling/facil eliminación de acumulaciones

superficiales– Producción simultánea de desinfectante (aplicaciones en

potabilización)– Alta fiabilidad en operación– Eliminación de caros equipos de presión (bombas, tuberías, etc.)– Escalado muy simple



Electrodialisis• Ventajas de ED en comparación con membranas pilotadas

por presión (OI, NF) y procesos de destilación oevaporación:– Operación mediante energía renovable (especialmente fotovoltaica,

sin necesidad de convertidor CC-CA)– Sistemas descentralizados o en aplicaciones portátiles– Baja formación de fouling/facil eliminación de acumulaciones

superficiales– Producción simultánea de desinfectante (aplicaciones en

potabilización)– Alta fiabilidad en operación– Eliminación de caros equipos de presión (bombas, tuberías, etc.)– Escalado muy simple

• Ventajas de ED en comparación con membranas pilotadaspor presión (OI, NF) y procesos de destilación oevaporación: Ahorro energético

Sin necesidad de redes eléctricas

Preferencia de energía fotovoltaica para el suministro eléctrico

Necesidad de acumuladores eléctricos (operación nocturna)

Sobrantes de electricidad se pueden utilizar para otros procesos



• Ventajas de ED en comparación con membranas pilotadaspor presión (OI, NF) y procesos de destilación oevaporación: Ahorro energético

Sin necesidad de redes eléctricas

Preferencia de energía fotovoltaica para el suministro eléctrico

Necesidad de acumuladores eléctricos (operación nocturna)

Sobrantes de electricidad se pueden utilizar para otros procesos

Electrodialisis• Potenciales aplicaciones:

– Aplicaciones médicas– Mejora y/o purificación de ácidos inorgánicos o soluciones alcalinas

(ej. Soluciones de sosa caustica en industria textil y peletera)– Industria metalúrgica, tratamiento de baños galvánicos– Aumentar o disminuir salinidad en soluciones salinas– Desalinización de agua de mar para producción de agua potable

(sistemas pequeños)– Aumento de salinidad en agua salobre



Electrodialisis• Potenciales aplicaciones:

– Aplicaciones médicas– Mejora y/o purificación de ácidos inorgánicos o soluciones alcalinas

(ej. Soluciones de sosa caustica en industria textil y peletera)– Industria metalúrgica, tratamiento de baños galvánicos– Aumentar o disminuir salinidad en soluciones salinas– Desalinización de agua de mar para producción de agua potable

(sistemas pequeños)– Aumento de salinidad en agua salobre


Potencial de energíasolar

Hechos globales:• 1,5 · 1018 kWh de energíasolar alcanza la superficieterrestre anualmente

• 15.000 veces superior alconsumo energético de toda lahumanidad (dato de 2006)


Potencial de energíasolar

Hechos globales:• 1,5 · 1018 kWh de energíasolar alcanza la superficieterrestre anualmente

• 15.000 veces superior alconsumo energético de toda lahumanidad (dato de 2006)

Consumos estimados de recursos

Radiación solar mundial anualConsumo energético mundial anual

Coal UraniumOil

Ejemplo: desarrollo de tecnología, diseño y construcción de plantapiloto de ED alimentada por energía fotovoltaica para mejora de aguasalobre en producción de gambas (Penaeus monodon) en Bangladesh(ZIM Koop KF2010614MD0; consortium: ttz-Bremerhaven, WAB Trading, GMA, all Germany)

550 km (camion, avion) PanelFV



Cox‘s Bazar: Production de larvas

Kaliganj:hatchery degambas

PanelFV

MembranaED

Alimentacion: aguasalobre

SalmueraparaHatchery

Diluidoaguapotable

Hatchery


Convertidor CC-CA(alimentación a redelectricacuandoED noesta enuso) ybateríasparaoperaciónde ED enperiodosdeoscuridad



Placas FV instaladas en tejado de laHatchery, 0,5 kW,Fuente de alimentación de CC para launidad de EDDemanda energética ca. 25 W/l agua

Convertidor CC-CA(alimentación a redelectricacuandoED noesta enuso) ybateríasparaoperaciónde ED enperiodosdeoscuridad




Planta piloto de ED,capacidad de producciónde 20 l/d de salmuera yagua potable

RESEARCH FOR MORE QUALITY OF LIFE

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schoriesttz Bremerhaven

Water workshopCárceres, Spain

23.06.2015

Development of a biosensor technology for environmental monitoringand disease prevention in aquaculture ensuring food safety

CONTENT

• Introduction

• Overview

• Objectives

• Partners

• WPs


• Introduction

• Overview

• Objectives

• Partners

• WPs

ABOUT US

• founded 1987

• Research service provider (non-profit association)

• Working in the areas of environment, food and health

• 4 Research sites and test facilities in Bremerhaven

• Team of 120 multinational experts

• More than 200 EU-Projects since FP5

• founded 1987

• Research service provider (non-profit association)

• Working in the areas of environment, food and health

• 4 Research sites and test facilities in Bremerhaven

• Team of 120 multinational experts

• More than 200 EU-Projects since FP5www.ttz-bremerhaven.de

ABOUT TTZ

• Federal State ofBremen/Northern Germany

• City of Bremerhaven (ca.120,000inhabitants)

• Maritime tradition with shipyards& ports

• Centre of the German foodindustry,esp. fish & convenience foods


• Federal State ofBremen/Northern Germany

• City of Bremerhaven (ca.120,000inhabitants)

• Maritime tradition with shipyards& ports

• Centre of the German foodindustry,esp. fish & convenience foods



MAIN RESEARCH INTERESTS & EXPERTISE

Food

Environment

Analytics, Sensory Science, Microbiology, TastePreferences, Product Development, Bakery and Cereal

Technology, Food Technology

Environment

Health

Aquaculture, Renewable Energies, Water andwaste-water Treatment, Bio mass,Sustainable Landscape & Resource Management, EnergyEfficiency

Minimally Invasive Surgery , MedicalInformation and CommunicationTechnologies, Pollutants Analysis, FunctionalFoods, Modern Health Support


Project Management

Biotechnology, food/feed technology

Bakery technology

Sensory analyses

Molecular genetics

FIELDS OF WORK

Molecular genetics

Analytics

Water management & Aquaculture

Sustainable land management

Sustainable energy management &renewable energies


ENVIGUARD OVERVIEW

Development of a biosensor technology forenvironmental monitoring and disease prevention in

aquaculture ensuring food safety


Development of a biosensor technology forenvironmental monitoring and disease prevention in

aquaculture ensuring food safety

ENVIGUARD OVERVIEW

Objective:

• develop specific & precise in situ measurementdevice for chemical contaminants & biohazards:

Selected harmful microalgae species

Viruses

Bacteria

PCBs

Cyanotoxins


Objective:

• develop specific & precise in situ measurementdevice for chemical contaminants & biohazards:

Selected harmful microalgae species

Viruses

Bacteria

PCBs

Cyanotoxins

ENVIGUARD OVERVIEW

EnviGuard “device”will consist of:

• 3 different biosensors (algae/pathogens/chemicals)

each using a different “detection technique”

• Connected to one common interface

Provide the samples

Pretreatment

Power Source

Collects & sends data

• Internet databasewww.ttz-bremerhaven.de

EnviGuard “device”will consist of:

• 3 different biosensors (algae/pathogens/chemicals)

each using a different “detection technique”

• Connected to one common interface

Provide the samples

Pretreatment

Power Source

Collects & sends data

• Internet database

ENVIGUARD OVERVIEW

Further features:

• modular system of up to three sensors integrated in asingle, portable device

• real-time results

• sensors work simultaneous

• automatic sampling

• easy access to data


Further features:

• modular system of up to three sensors integrated in asingle, portable device

• real-time results

• sensors work simultaneous

• automatic sampling

• easy access to data

PARTNERS

• 19 Partners

• 9 countriesGermanyNetherlandsBelgiumFranceSpainUKMaltaIsraelTurkey

• 12 SME or bigger

• 7 RTDs

• 19 Partners

• 9 countriesGermanyNetherlandsBelgiumFranceSpainUKMaltaIsraelTurkey

• 12 SME or bigger

• 7 RTDswww.ttz-bremerhaven.de

ENVIGUARD – WP 1

Objective:

Determination of physical, biological & eco-nomic requirements for the development ofthe EnviGuard technology & evaluationcriteria


Objective:

Determination of physical, biological & eco-nomic requirements for the development ofthe EnviGuard technology & evaluationcriteria

Source: Dr. Deniz D. Tosun

ENVIGUARD – WP 2 „ALGAE SENSOR“

Objective:

Development of aquantitative nucleicacid based detectionsensor for toxic algae.


Objective:

Development of aquantitative nucleicacid based detectionsensor for toxic algae.

ENVIGUARD – WP 3 – „PATHOGEN SENSOR“

Objective:

Development of a bio-activated microfluidic chipcoated with aptamers thatis able to specificallyenrich & detect pathogens


Objective:

Development of a bio-activated microfluidic chipcoated with aptamers thatis able to specificallyenrich & detect pathogens

ENVIGUARD – WP 4 – „CHEMICAL SENSOR“

Objective:

Development of anoptical nanobiosensingunit making use of anti-bodies for the detectionof chemicals & toxins


Objective:

Development of anoptical nanobiosensingunit making use of anti-bodies for the detectionof chemicals & toxins

ENVIGUARD – WP 5 - ENVIGUARD PORT

Objective:

• Central unit for data processing,data transmission and power supply

• Development of the sensorinterface module for signalprocessing and data distribution

• Development and set up of theEnviGuard.Net software andwebsite.


Objective:

• Central unit for data processing,data transmission and power supply

• Development of the sensorinterface module for signalprocessing and data distribution

• Development and set up of theEnviGuard.Net software andwebsite.

ENVIGUARD – WP 6 - TESTING

Objective:

• Test the applicability and performance of theEnviGuard system in pilot & commercial settings.

• In closed containment systems

• In the field

• Coupling EnviGuard and FerryBox system as thenew state-of-the-art of in-situ monitoring


Objective:

• Test the applicability and performance of theEnviGuard system in pilot & commercial settings.

• In closed containment systems

• In the field

• Coupling EnviGuard and FerryBox system as thenew state-of-the-art of in-situ monitoring

ENVIGUARD – WP 7 & 8

Objective:

• Dissemination of the project objectives andresults to develop strategies for the commercialexploitation (WP7)

•Project Management (WP8)


Objective:

• Dissemination of the project objectives andresults to develop strategies for the commercialexploitation (WP7)

•Project Management (WP8)

ENVIGUARD OVERVIEW

www.ttz-bremerhaven.deSource: „Fischerei und Aquakultur in Europa“, Nr. 56 Juni 2012, European Union 2012 / modified

ENVIGUARD – DESIRED OUTCOME


Will be an early warning system for theEuropean aquaculture sector and an

environmental monitoring tool to assessthe status of the sea.

EXCHANGE WITH OTHER OCEAN PROJECTS

Task - Exchange and intensification with otherOCEAN 2013 projects :

close contact of coordinators of OCEAN 2013projects to

• exchange information

• invitation to specific events every 18-24 months

• linked projects websites


Task - Exchange and intensification with otherOCEAN 2013 projects :

close contact of coordinators of OCEAN 2013projects to

• exchange information

• invitation to specific events every 18-24 months

• linked projects websites

Low energy membranebioreactors for treatment of

wastewater from wineindustry

Example: SUSTAVINO


Cáceres, 23.06.2015


Low energy membranebioreactors for treatment of

wastewater from wineindustry

Example: SUSTAVINO


Cáceres, 23.06.2015

Implementation of a Membrane Bioreactor in theGerman Winery „Weingut Holstein“


Module 1: Minimization alternatives


Module 2: Wastewater treatment methods

as it has been described in WP1 and WP2, German legislation forces the Germanwineries to pay a special tax for the waste water produced, because the organic loadof the wastewater produced is too high and the local wastewater treatment plant inoverloaded and needs more energy to be able to treat the waste water. As anexample, during vintage 2011 the wastewater treatment plant located in Kindenheimhad to stop his operation due to overloaded.

Weingut Holstein has a total annual costs coming from fresh water use andwastewater production of 282€/year + 55€ basic fee + 1.200€ additional fee for winegrowers. This additional tax depends on the annual volume of wine produced, butthe final amount is on the range of 1448€/year.

Annual WW production: 146m3Average COD concentration: 6,5g COD.L-1


as it has been described in WP1 and WP2, German legislation forces the Germanwineries to pay a special tax for the waste water produced, because the organic loadof the wastewater produced is too high and the local wastewater treatment plant inoverloaded and needs more energy to be able to treat the waste water. As anexample, during vintage 2011 the wastewater treatment plant located in Kindenheimhad to stop his operation due to overloaded.

Weingut Holstein has a total annual costs coming from fresh water use andwastewater production of 282€/year + 55€ basic fee + 1.200€ additional fee for winegrowers. This additional tax depends on the annual volume of wine produced, butthe final amount is on the range of 1448€/year.

Annual WW production: 146m3Average COD concentration: 6,5g COD.L-1

Module 2: MBR System Costs

Equipment Cost (€) Personnel CostsMBR system (3chambers tank,pumps, blowers,

etc)

4.558,00€MBR system

Installation andstart-up

1 week

Transportationcosts

500€ aprox.Operational costs for

winery staff3 hours per week

Feeding tank(1m3)*

85€Sample analysis,

COD control

1 samples per monthmaximum

(29€/sample)Permeate tank

(1m3)*85€ Sludge removal

Once every 1-2 yearsof operation


System running 12 months, will be on the range of 1.500€ depending on the costs of electricityin the different countries and personal costs of the winery staff. This will not be economicallyworth it.Systems running only 8 months, the system will need to treat an average of 608 L.d-1, whichmeans 3.952 gCOD.d-1. In order to treat this amount of organic load per day, the system will befed with an OLR of 5,2 gCOD.L-1.d-1. Based on this parameters, the maintenance costs will bereduced to 1.000€ per year.

Permeate tank(1m3)*

85€ Sludge removalOnce every 1-2 years

of operationFeeding Solenoid

dosing pump365€

Electricity costs3 €/day (1095€ per

year)**

Module 2: MBR pilot scale experiments

50L Bioreactor

Real wastewater from Weingut Holstein

Experiment: 100 days

OLR: 05 – 20 g COD.L-1.d-1

Studied parameters: COD removal (biological and total) Biomass growth F/M ratio Permeability of the membrane


50L Bioreactor

Real wastewater from Weingut Holstein

Experiment: 100 days

OLR: 05 – 20 g COD.L-1.d-1

Studied parameters: COD removal (biological and total) Biomass growth F/M ratio Permeability of the membrane


COD values and COD removal efficiency



Biomass growth, viability and permeability of the membrane

Exper.time[d]

TSS[g/L] VSS[g/L]

CODremoved

(g/L)

[g VSS/gCOD]

MLVSS/MLSS

Sludgedischarged

[L]

F/M[gCOD/gTSSd]

OLR[gCOD/L*d]

1 4 2,47 5,83 0,42 0,62 0,13 0,57 2,6 1,5 3,82 0,39 0,58 0,38 116 1,22 0,7 2,25 0,31 0,57 0,82 122 2,47 1,53 2,25 0,68 0,62 0,81 228 3,3 2,15 2,27 0,95 0,65 1,14 3,335 3,73 1,48 3,20 0,46 0,40 1,01 3,7543 6,08 1,43 4,51 0,32 0,24 0,62 3,7549 5,07 1,4 3,46 0,40 0,28 0,74 3,7556 7,8 3,5 4,59 0,76 0,45 0,58 4,564 15,2 4,36 6,95 0,63 0,29 10 0,30 4,565 11,92 2,4 6,81 0,35 0,20 5 0,36 4,370 11 1,6 6,57 0,24 0,15 0,39 4,378 12,5 7,8 6,50 1,20 0,62 0,68 8,582 18 6,8 7,06 0,96 0,38 5 0,28 583 14,3 4,2 6,81 0,62 0,29 5 0,35 585 14,8 4,7 3,76 1,25 0,32 5 0,34 586 13 4 7,05 0,57 0,31 5 0,38 589 11,7 3,6 6,95 0,52 0,31 0,19 2,290 14,2 4,6 6,98 0,66 0,32 5 0,77 1191 11,6 3,8 6,84 0,56 0,33 0,43 592 10 2,3 5,32 0,43 0,23 5 0,70 794 6,5 0,7 3,72 0,19 0,11 5 1,23 895 7,6 1,8 3,77 0,48 0,24 1,05 896 7,9 1,5 4,44 0,34 0,19 1,39 1197 8,7 2,1 4,08 0,51 0,24 1,45 12,698 8 3,7 4,72 0,78 0,46 1,88 1599 6,7 1,4 4,34 0,32 0,21 5 2,24 15100 6,4 1,3 4,01 0,32 0,20 3,13 20


Exper.time[d]

TSS[g/L] VSS[g/L]

CODremoved

(g/L)

[g VSS/gCOD]

MLVSS/MLSS

Sludgedischarged

[L]

F/M[gCOD/gTSSd]

OLR[gCOD/L*d]

1 4 2,47 5,83 0,42 0,62 0,13 0,57 2,6 1,5 3,82 0,39 0,58 0,38 116 1,22 0,7 2,25 0,31 0,57 0,82 122 2,47 1,53 2,25 0,68 0,62 0,81 228 3,3 2,15 2,27 0,95 0,65 1,14 3,335 3,73 1,48 3,20 0,46 0,40 1,01 3,7543 6,08 1,43 4,51 0,32 0,24 0,62 3,7549 5,07 1,4 3,46 0,40 0,28 0,74 3,7556 7,8 3,5 4,59 0,76 0,45 0,58 4,564 15,2 4,36 6,95 0,63 0,29 10 0,30 4,565 11,92 2,4 6,81 0,35 0,20 5 0,36 4,370 11 1,6 6,57 0,24 0,15 0,39 4,378 12,5 7,8 6,50 1,20 0,62 0,68 8,582 18 6,8 7,06 0,96 0,38 5 0,28 583 14,3 4,2 6,81 0,62 0,29 5 0,35 585 14,8 4,7 3,76 1,25 0,32 5 0,34 586 13 4 7,05 0,57 0,31 5 0,38 589 11,7 3,6 6,95 0,52 0,31 0,19 2,290 14,2 4,6 6,98 0,66 0,32 5 0,77 1191 11,6 3,8 6,84 0,56 0,33 0,43 592 10 2,3 5,32 0,43 0,23 5 0,70 794 6,5 0,7 3,72 0,19 0,11 5 1,23 895 7,6 1,8 3,77 0,48 0,24 1,05 896 7,9 1,5 4,44 0,34 0,19 1,39 1197 8,7 2,1 4,08 0,51 0,24 1,45 12,698 8 3,7 4,72 0,78 0,46 1,88 1599 6,7 1,4 4,34 0,32 0,21 5 2,24 15100 6,4 1,3 4,01 0,32 0,20 3,13 20


• The experiments showed MBR as a reliable solution for the wine industry offering scarce spaceneeded, flexibility against seasonality, minimization of visual and odor impacts as well as avoidance ofdischarge into municipal treatment plants.

• Effluent quality was consistently compliant with the usual discharge consents for wineries,suiting also a number of reuse applications as stated in national standards as for example crop irrigationwith COD in the range 50 – 110 mg COD.L-1.

• The increases of OLR did not affect considerably the operation of the MBR or the quality of theeffluent. MBR proved to be adaptable to different loads from a biological point of view, being importantthat during peak flows the membrane system performed well.

• MBR allows for operation at higher MLSS concentrations than other systems as successfullyrun for periods up to 15 g TSS.L-1 and a complete removal of suspended solids due to ultrafiltrationmembrane was achieved.

• The increase microbial viability with the corresponding F/M increment revealed that microbial viabilitycan be improve by discharging sludge from the MBR.


• The experiments showed MBR as a reliable solution for the wine industry offering scarce spaceneeded, flexibility against seasonality, minimization of visual and odor impacts as well as avoidance ofdischarge into municipal treatment plants.

• Effluent quality was consistently compliant with the usual discharge consents for wineries,suiting also a number of reuse applications as stated in national standards as for example crop irrigationwith COD in the range 50 – 110 mg COD.L-1.

• The increases of OLR did not affect considerably the operation of the MBR or the quality of theeffluent. MBR proved to be adaptable to different loads from a biological point of view, being importantthat during peak flows the membrane system performed well.

• MBR allows for operation at higher MLSS concentrations than other systems as successfullyrun for periods up to 15 g TSS.L-1 and a complete removal of suspended solids due to ultrafiltrationmembrane was achieved.

• The increase microbial viability with the corresponding F/M increment revealed that microbial viabilitycan be improve by discharging sludge from the MBR.

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Membrane BioReactor TechnicalPlant


Index

1. Membrane Bioreactor System Setup2. Start Up and Working Overview3. Lab Analysis and Site Visit Plan4. Results5. Conclusion


1. Membrane Bioreactor System Setup2. Start Up and Working Overview3. Lab Analysis and Site Visit Plan4. Results5. Conclusion

• Three chambers tank• Aeration System• Membrane Submerged Module• Permeate System• Sludge Recirculation System• Control Panel• Level Control System

1. MBR System Set-up


• Three chambers tank• Aeration System• Membrane Submerged Module• Permeate System• Sludge Recirculation System• Control Panel• Level Control System

Three Chamber

FeedChamber

1060L

S.RChamber

460L

Total Capacity 2.280 L


MBRChamber

760L

Areation System

• Type: Linear air pumps.• Flow @ Pressure : 5.5 m3/h

@1.6 m.w.c.• Low noise level and

vibrations.• Air free of oil.• Low maintenance for long

operation periods.• Electrical characteristics: 220-

240V. Single phase. 50 Hz.• Process Connection: 20 mm


• Type: Linear air pumps.• Flow @ Pressure : 5.5 m3/h

@1.6 m.w.c.• Low noise level and

vibrations.• Air free of oil.• Low maintenance for long

operation periods.• Electrical characteristics: 220-

240V. Single phase. 50 Hz.• Process Connection: 20 mm

Membrane Submerged Module

• Type: Ultra filtrationsubmerged module.

• Dimensions: 415 mm x 207mm x 492 mm (L x B x H)

• Outlet diameter: 25mm• Total membrane area: 7 m2

• Maximum flux: 50 l/m2 h• Pore size: 0.04 μm• Filtration pressure: 0.1 – 0.15

bar• Back flush pressure: 0.07 –

0.1 bar


• Type: Ultra filtrationsubmerged module.

• Dimensions: 415 mm x 207mm x 492 mm (L x B x H)

• Outlet diameter: 25mm• Total membrane area: 7 m2

• Maximum flux: 50 l/m2 h• Pore size: 0.04 μm• Filtration pressure: 0.1 – 0.15

bar• Back flush pressure: 0.07 –

0.1 bar

Permeate System

• PressureRelease Valve

• FiltrationPressureControl Valve

• PermeatePump

•Pressure Gauge

•Flow meter


• PressureRelease Valve

• FiltrationPressureControl Valve

• PermeatePump

•Pressure Gauge

•Flow meter

Sludge Recirculation System

• Type: Submersible• Impeller: Vortex• Electrical characteristics:

230 V. Single phase. 50Hz.

• Flow @ Pressure : 5 m3/h@ 3 m.w.c.

Pump Diffusers


• Type: Submersible• Impeller: Vortex• Electrical characteristics:

230 V. Single phase. 50Hz.

• Flow @ Pressure : 5 m3/h@ 3 m.w.c.

Sprinklers

Control Panel

• Dimensions: 500 mm x 400mm x 230 mm (L x W x D)

• Programmable Relay:Schneider Zelio Logic

• Shortcircuit Current: 6 kA• Assigned Current: 25 A


• Dimensions: 500 mm x 400mm x 230 mm (L x W x D)

• Programmable Relay:Schneider Zelio Logic

• Shortcircuit Current: 6 kA• Assigned Current: 25 A

PLC Setting, Level Switches


2. Start UP


Working Overview


3. Lab Analysis


Site Visit Plan


4. Results


4. Results

COD Removal Efficiency


Biomass growth and viability


Temperature Effects


pH


5. Conclusion

• The applied OLR was around maximum (0,8 g COD.L-1.d-1). The variation of OLR orCOD in the waste water did not affect the COD concentration in the permeate, as itwas also probed in the lab scale plant.

• The pH has been stable inside the bioreactor (mixed liquor) during the systemoperation within the optimal range established for this treatment technology.

• The biological activity inside the bioreactor keeps the temperature higher then theambient temperature. ( Roughly estimated considering an adiabatic system, we cansay that 50% of the energy comes from blowers and 50% of the energy comes fromchemical reactions).

• It can be observed that the amount of dissolved oxygen present in the bioreactor isless when the MLSS concentration increases.

• The parameter F/M ratio was maintained almost constant during the last 30 days ofoperation in the range of 0,15.

• In a biological treatment process, sludge concentration is an important factor toensure biological treatment availability.


• The applied OLR was around maximum (0,8 g COD.L-1.d-1). The variation of OLR orCOD in the waste water did not affect the COD concentration in the permeate, as itwas also probed in the lab scale plant.

• The pH has been stable inside the bioreactor (mixed liquor) during the systemoperation within the optimal range established for this treatment technology.

• The biological activity inside the bioreactor keeps the temperature higher then theambient temperature. ( Roughly estimated considering an adiabatic system, we cansay that 50% of the energy comes from blowers and 50% of the energy comes fromchemical reactions).

• It can be observed that the amount of dissolved oxygen present in the bioreactor isless when the MLSS concentration increases.

• The parameter F/M ratio was maintained almost constant during the last 30 days ofoperation in the range of 0,15.

• In a biological treatment process, sludge concentration is an important factor toensure biological treatment availability.

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Electrodialysis


Caceres, 23.06.2015


Electrodialysis


Caceres, 23.06.2015

Electrodialysis• Separation of dissolved salts (ions) can be achieved by

placing ion-selective membranes in a direct currentelectrical field

• Anionen (e.g. Cl-) move to the cathode chamber, whereascations (e.g. Na+) move to the anode chamber.





Electrodialysis• Separation of dissolved salts (ions) can be achieved by

placing ion-selective membranes in a direct currentelectrical field

• Anionen (e.g. Cl-) move to the cathode chamber, whereascations (e.g. Na+) move to the anode chamber.



Electrodialysis• Only direct current is applicable to establish a constant

electrical field.• Typical membrane materials consist of ion-selective

organic polymers.• The membranes are resistant against most of inorganic

aquaous solutions in a wide range of pH (also purificationof stron inorganic acids and basic solutions possible)

• Membrane cleaning is quite simple:– Inorganic depositions on the membrane surface can be removed

by polarity reversal, i.e. changing the orientation of the electricalfield.

– Organic depositions (e.g. biofilms) can be removed by flushingwith anolyte solution.



Electrodialysis• Only direct current is applicable to establish a constant

electrical field.• Typical membrane materials consist of ion-selective

organic polymers.• The membranes are resistant against most of inorganic

aquaous solutions in a wide range of pH (also purificationof stron inorganic acids and basic solutions possible)

• Membrane cleaning is quite simple:– Inorganic depositions on the membrane surface can be removed

by polarity reversal, i.e. changing the orientation of the electricalfield.

– Organic depositions (e.g. biofilms) can be removed by flushingwith anolyte solution.


Ion separation in an electric field (Direct Current):

Movement of chargedparticles (ions) in anelectric field

Control of the movement of ions in anelectric field by means of a cationexchange membrane (KAM)


The KAM is a barrier for Anions whereasCations can pass – ion separation!


Production of an effective disinfectant in the anode chamber:


• Reaction at the cathode chamber

NaCl-Solution, pH > 7

NaCl-Solution, pH < 7

Formation of Hypochlrite

Formation of Chlorine


Production of an effective disinfectant in the anode chamber:


• Reaction at the cathode chamber

Reaction product on the anode has high water disinfectionpotential (typical expressions „Anofluid“, „Anolyte“)!

Electrodialysis:

generalprinciple

polarity reversal



Electrodialysis:

generalprinciple

polarity reversal


Ion separation in an electric field (Direct Current):• Stack of alternating cation exchange (KAM) and anion exchange

(AAM) membranes, polymeric membranes (cheap)• Not the water but the ions can pass the membranes (anions pass

the AAM, whereas cations pass the KAM)


Diluate (low in ions)

Concentrate(high in ions)

Flushingelectrodes

Feed: saltywater (seawater, brackishwater)


Ion separation in an electric field (Direct Current):• Cleaning of membranes by polarity reversal• No opearting pressure required, no wear and tear• Treatment performance adjustable by DC power and/or pumping

capacity (retention time in the electriec field)• Modularity of systems – adaptation of treatment capacity to needs


Diluate (low in ions)Concentrate(high in ions)

Flushingelectrodes

Feed: saltywater (seawater, brackishwater)

ttz electrodialysis laboratory set-up:

– Membrane types: organic flat sheet membranes, alternatingorientation of cation- and anion-selective PES membranes, e.g.Ralex AMH and CMH (food grade)

– Mode of operation: cross-flow, batch tests, continuous tests insmall scale

– Direct current source: 0-3 A, 0-30 V DC– Feed flow rate ca. 30 – 60 l/h– Min. sample volume for batch tests: 4 L



ttz electrodialysis laboratory set-up:

– Membrane types: organic flat sheet membranes, alternatingorientation of cation- and anion-selective PES membranes, e.g.Ralex AMH and CMH (food grade)

– Mode of operation: cross-flow, batch tests, continuous tests insmall scale

– Direct current source: 0-3 A, 0-30 V DC– Feed flow rate ca. 30 – 60 l/h– Min. sample volume for batch tests: 4 L

Elektrodialysis– ttz laboratory set-up for Proof of Concept tests



Elektrodialysis• Advantages compared to pressure driven membrane

processes (RO, NF) and classic distillation or evaporation:– Operation by means of renewable energies (especially

photovoltaics, no DC-AC converter required)– Decentralised (off-grid) or mobile applications possible– Low fouling/easy removal of deposition layers,– Simultaneous production of disinfectant (drinking water

applications)– High operational reliability,– No expensive high pressure equipment (pumps, piping, etc.)

required– Simple scale up.



Elektrodialysis• Advantages compared to pressure driven membrane

processes (RO, NF) and classic distillation or evaporation:– Operation by means of renewable energies (especially

photovoltaics, no DC-AC converter required)– Decentralised (off-grid) or mobile applications possible– Low fouling/easy removal of deposition layers,– Simultaneous production of disinfectant (drinking water

applications)– High operational reliability,– No expensive high pressure equipment (pumps, piping, etc.)

required– Simple scale up.

• Advantages of ED compared to pressure driven membraneprocesses (e.g. RO, NF) or standard distillation: Energy saving designs and configuration

No electricity grids needed

Preferably PV for electricity supply (small units)

Energy storage needed (night operation)

Surplus electricity could be used for other purposes

Independency from desalination or ground-/surface water



• Advantages of ED compared to pressure driven membraneprocesses (e.g. RO, NF) or standard distillation: Energy saving designs and configuration

No electricity grids needed

Preferably PV for electricity supply (small units)

Energy storage needed (night operation)

Surplus electricity could be used for other purposes

Independency from desalination or ground-/surface water

Electrodialysis• Possible technical applications:

– Medical applications– Upgrading and/or purification of inorganic acids or basic solutions

(e.g. caustic soda solution in textile and leather industry)– Metallurgic industry, purification of galvanic bathes,– Increasing or decreasing of salinity in aquaeous salt solutions– Seawater desalination for drinking water production (smaller units)– Increase of salt concentration in brackish water



Electrodialysis• Possible technical applications:

– Medical applications– Upgrading and/or purification of inorganic acids or basic solutions

(e.g. caustic soda solution in textile and leather industry)– Metallurgic industry, purification of galvanic bathes,– Increasing or decreasing of salinity in aquaeous salt solutions– Seawater desalination for drinking water production (smaller units)– Increase of salt concentration in brackish water


Solar energy potential

Global facts:• Per year 1,5 · 1018 kWh ofsolar energy reach the surface ofthe earth,

• 15.000 times more than theprimary energy consumption ofmankind (data of 2006).


Solar energy potential

Global facts:• Per year 1,5 · 1018 kWh ofsolar energy reach the surface ofthe earth,

• 15.000 times more than theprimary energy consumption ofmankind (data of 2006).

Estimated ressources and consumption:

Annual worldwide sun radiationAnnual worldwide energy consumtion

Coal UraniumOil

Example: technological development, design and construction of a PVdriven ED pilot plant for brackish water upgrading for production ororganic shrimp (Penaeus monodon) in Bangladesh(ZIM Koop KF2010614MD0; consortium: ttz-Bremerhaven, WAB Trading, GMA, all Germany)

550 km (truck, plane) PV unit



Cox‘s Bazar: Production of larvae

Kaliganj: Shrimphatchery

EDmembraneunit

Feed: brackish water

Brine tohatchery

Diluatepotablewater

Hatchery


DC-ACconverter(feedingelectricityinto thegrid whenED not inuse) andbattery foroperationof ED inhours ofdarkness



PV unit on the hatchery rooftop, 0,5 kW,DC power supply for the ED test unitPower demand ca. 25 W/l water

DC-ACconverter(feedingelectricityinto thegrid whenED not inuse) andbattery foroperationof ED inhours ofdarkness




ED Membrane pilot scaletest unit, 20 l/d brine andpotable water productioncapacity

Decentralised wastewater treatment and reuse


• Ca. 10 PE MBRwastewatertreatment plant

• Membrane area7 m²,

• Footprint 1,5 m²• Energy

consumption• < 1,5 kWh/m²

Desarrollo y comercialización de productos y tecnologías...

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