INSTALACIONES DE TRATAMIENTOS SOLAR DE AGUAS

La Unidad de Tratamiento Solar de Aguas (TSA) dispone de varios fotoreactores tipo CPC (captadores cilindroparabólico compuestos) a escala piloto (Figuras 1, 2 y 3), y diversas plantas de tratamiento biológico, ozonización, UV y nanofiltración para el tratamiento de agua y una instalación para la producción de hidrógeno mediante fotocatálisis solar.

Figura 1. Foto-reactor CPC (prototipo SOLEX).
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Figura 2. Instalaciones auxiliares e instrumentación de los fotoreactores CPC: (a) SOLEX y (b) CADOX.

Existen otros prototipos de geometría CPC y aluminio anodizado para aplicaciones de desinfección solar de aguas. Uno de los sistemas consiste en un fotoreactor de dos tubos de vidrio borosilicatado conectados en serie (diam. externo 50 mm) con CPC montados sobre una plataforma inclinada a 37º. La superficie iluminada del fotoreactor es de 0,42 m2, su volumen total es 14 L (volumen iluminado 4,7 L). Otro reactor similar para desinfección solar (FITOSOL, 2008) que consta de dos componentes, un reactor CPC solar de 4,5 m2 de área de captación (inclinado 37º) por CPC (volumen total 60L, volumen iluminado 45L) y una planta piloto de post-tratamiento por sedimentación en tanque de fondo cónico (100 L). El reactor está equipado con sondas en línea de pH y oxígeno disuelto  conectadas a un sistema automático de adquisición de datos. Además dispone de un sistema de control de temperatura para realizar ensayos solares a temperatura constante en un rango de 15 a 50ºC, y de varios puntos de inyección de aire y de medida de oxígeno disuelto la zona iluminada del fotoreactor.


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Figura 3. Imágenes de los nuevos fotoreactores tipo CPC para aplicaciones de desinfección solar de aguas: (a) CPC25, (b) CPC-SODIS y (c) FITOSOL 2.

Junto a estas instalaciones a escala planta piloto se dispone de dos simuladores solares con lámpara de xenon que permiten hacer experimentos de detoxificación y desinfección de aguas a pequeña escala modificando las condiciones de intensidad de radiación y temperatura.

La unidad dispone de varios sensores de medida de la radiación solar UVA y todo el espectro global (directa y difusa) en diferentes rangos de longitudes de onda (Kipp&Zonen: 280-400 nm; 300-400 nm; 200-3600 nm y 310-2800 nm) y diferentes orientaciones (horizontal e inclinados a 37º). Los datos recogidos se almacenan en una base de datos de forma automática durante todo el año. Un espectrofotómetro espectral (Avantes) con doble canal permite evaluar la radiación solar de forma puntual en el espectro solar.

La unidad de Tratamiento Solar de Aguas tiene otras plantas piloto de tratamiento de aguas basadas en tratamientos avanzados que no precisan de radiación solar, ubicadas en un hangar anexo a las instalaciones solares (Figura 4).

Figura 4. Vista del hangar de la Unidad TSA (E44).

La unidad de Tratamiento Solar de Aguas dispone de otras plantas piloto de tratamiento de aguas basadas en tratamientos avanzados no solares, ubicadas en un hangar anexo a las instalaciones solares (Figura 4) y detalladas a continuación:

  • Un reactor de ozono de columna (Figura 5a) con una capacidad de generación de 44 g O3/Nm3 para un flujo de gas de 0.2 Nm3/h.
  • Una planta piloto de nanofiltración (Figura 5b) con tres posiciones de membranas (para evaluar membranas intercambiables) conectada de modo que se puede operar en serie o en paralelo. Una planta piloto de desinfección mediante UVC/filtración (Figura 5c) para la eliminación de contaminación microbiológica en aguas.
  • Un sistema doble de depuración biológica a escala planta piloto (Figura 5d) que consta de una línea de tratamiento mediante reactores de lecho fijo (RLF) de 60 L de capacidad total y otra línea secundaria de tratamiento mediante reactores tanque aguitado (RTA) de 40 L de capacidad, ubicados en un mismo módulo. Ambos procesos de depuración pueden operar en discontinuo o continuo así como de forma independiente o combinados.
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Figura 5. Plantas piloto de tratamiento de aguas instaladas en el hangar: (a) sistema ozonación, (b) nanofiltración, (c) depuración biológica y (d) filtración y desinfección mediante UV.

Una planta piloto de tratamiento UV (Figura 6) que consta de tres lámparas UVC (flujo máximo: 25 m3h-1, longitud de onda pico: 254 nm, potencia máxima: 400 Jm-2) conectadas en serie. La configuración de la planta es flexible, permite trabajar con 1, 2 o 3 lámparas a la vez en modo discontinuo con recirculación, o en modo continuo.

Figura 6.Planta piloto de UVC. Tres lámparas de media presión de UVC (254 nm) insertado en un marco de acero inoxidable (izda). Bombas dosificadoras automáticas para el control automático de pH y adición de reactivos (dcha).

La planta de pre-tratamiento de aguas residuales y agua bruta (Figura 7) se basa en procesos físico-químicos de coagulación/filtración. Permite trabajar a un caudal máximo de 1m3/h de agua.

Figura 7. Planta piloto de floculación-coagulación/filtración para pre-tratamiento de aguas residuales reales.

El invernadero experimental está diseñado como una cámara de cultivo de 30 m2 con 4 salas iguales e independientes, para realizar cultivos en condiciones controladas y estudiar in vivo la viabilidad de la reutilización de aguas residuales tratadas para riego. La cubierta es de policarbonato de 10 mm para evitar la radiación ultravioleta. La cámara consta de 4 áreas individuales de 3 × 2,5 m2. Cada área está equipada con un sistema de control de temperatura, humedad, riego y aireación independientes entre sí (Figura 8).

Figure 8. Invernadero experimental de la PSA.
Figura 9. Instalaciones de la Unidad de Tratamiento Solar de Aguas de la PSA.