Análisis y propuesta de mejora de sistemas de regeneración de aguas

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado se centra en el análisis y propuesta de mejora de un sistema de regeneración de aguas mediante filtración, basado en una membrana cerámica de carburo de silicio de la empresa Cembrane. El proyecto se enmarca en la creciente necesidad de optimización de los recursos hídricos en España, país especialmente afectado por fenómenos de sequía y estrés hídrico. Para ello, se evaluó en el laboratorio la instalación experimental de filtración, analizando su rendimiento en la mejora de diferentes parámetros como la turbidez, la conductividad, el pH y las sales inorgánicas en diferentes tipos de muestras, desde aguas de captación bruta de plantas de potabilización y agua tratada mediante coagulación-floculación para ensayos Jar-Test hasta clarificado real de fangos industriales. Los resultados mostraron la eficacia del sistema en la clarificación y la mejoría de la calidad del agua, alcanzando reducciones de turbidez de hasta un 99 % y mejoras significativas en los parámetros fisicoquímicos estudiados, incluso en escenarios de alta carga contaminante. Además, se constató la sinergia entre los tratamientos convencionales de coagulación-floculación y la filtración por membrana, confirmando su idoneidad como etapa avanzada en procesos tanto de potabilización como de depuración. Paralelamente, se detectaron limitaciones en el diseño del prototipo, como la pérdida de presión al descender el nivel del agua, la baja velocidad de filtración en muestras con elevado nivel de sólidos o la dificultad de limpieza del sistema. Estas cuestiones dieron lugar a una propuesta de mejora mediante el diseño actualizado de la instalación, que incorpora tres membranas, un doble circuito de filtración y un sistema de drenaje más eficiente. En conjunto, el proyecto contribuye al avance de tecnologías de regeneración de agua más sostenibles, con un alto potencial de aplicación en contextos industriales, urbanos y medioambientales.

This Final Degree Project focuses on the analysis and improvement proposal of a water regeneration system through filtration, based on a silicon carbide ceramic membrane developed by the company Cembrane. The project is framed within the growing need to optimize water resources in Spain, a country particularly affected by droughts and water stress. For this purpose, the experimental filtration installation was evaluated in the laboratory, analyzing its performance in improving parameters such as turbidity, conductivity, pH, and inorganic salts in different types of samples, ranging from raw intake from potable water treatment plants and water treated by coagulation-flocculation in Jar-Test tests to real sludge clarification from industrial facilities. The results showed the high efficiency of the system in water clarification and quality improvement, achieving turbidity reductions of up to 99% in some cases and significant improvements in the physicochemical parameters studied, even under high contaminant load scenarios. Furthermore, the synergy between conventional coagulation-flocculation treatments and membrane filtration was confirmed, reinforcing its suitability as an advanced stage in both drinking water treatment and wastewater purification processes. In parallel, several limitations were detected in the prototype design during the experimental phase, such as pressure loss when the water level dropped below the membrane, low filtration speed in samples with a high content of suspended solids, and difficulties in cleaning the system. These issues led to an updated design proposal for the installation, incorporating three membranes, a double filtration circuit, and a more efficient drainage and cleaning system. Overall, the project contributes to the development of more sustainable and efficient water regeneration technologies, with strong potential for application in industrial, urban, and environmental contexts, and is closely aligned with current global sustainability objectives.