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MIDES Project: Drinking water production by low-energy microbial desalination powered by wastewater

Authors: Patricia Zamora1, Juan Arévalo1, José M. Viña1, Victor Monsalvo1, Frank Rogalla1, Marina Ramirez-Moreno2, Pau Rodenas2, Juan M. Ortiz2, Abraham Esteve-Nuñez2. 1AQUALIA and 2IMDEA WATERPresenter: Victor Monsalvo (Aqualia)

ISBN 978-84-09-04625-6

Contenido energético del agua residual*: 4,2 kWh/kg DQO

* Shizas, I.; Bagley, D.M., J. Energy Eng. 2004, 130 (2), 45–53. Heidrich, E.S, et al., Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 827–832.

Agua residual = bioenergía!

Contenido energético agua residual 1,5 kWh/hogar·d

Consumo energético20,7 kWh/hogar·d

MIDES project aimsto develop the World’s largest pilot plant demonstrator of an innovative and low-energy technology for drinking water production, using MDC technology as pre-treatment step for RO.

MIDES will integrate the MDC technology with commercialRO system (MDC-RO), achieving desalination at:

0.5 kWh·m-3 energy consumption75% lower energy cost

Cao, X.; Huang, X.; Liang, P.; Xiao, K.; Zhou, Y.J.; Zhang, X.Y.; Logan, B.E., A new method for water desalination using microbial desalination cells, Environ. Sci. Technol. 43 (2009) 7148–7152.

Figure 1. Microbial desalination cell concept diagram.

MDC Concept

ANODECATHODE

DIL

UAT

E

+ANIONS

CATIONS

-

+

CATIONICMEMBRANE

WASTE WATERINLET

SALINE SOLUTION

TREATED WATEROUTLET

DESALINATED WATER

CATOLITESOLUTION

CATOLITE

-

MF cerámicaEstado: en operaciónCapacidad: 1-12 m3/h

UF sumergidaEstado: finalizadaCapacidad: 1-4 m3/h Lechos filtrantes: multifiltro

Estado: en operaciónCapacidad: 1-5 m3/h

PRETRATAMIENTO CORRIENTE SALINA

UF presurizada: multimembranaEstado: en operaciónCapacidad: 1-8 m3/h

Membrane characteristicsPilot plant production 1-12 m3/hMembrane material Ceramic membrane (AL2O3)Membrane surface 25 m2

Membrane form Inner pressure monolithicNominal pore size 0.1μm

Stable operation at 160 LMH and 90 minutes of filtration cycle

High permeate quality, suitable for further membrane technology treatment.

Capable to be operated at high flux and long filtration time

Removal efficiency: SS (99.6%), COD (61.3%)

SDI: 1.75

3 tipos de agua residual alimentada

Residual municipal + melazas

Residual municipal

Residual industrial (cervecera)

2 configuraciones de biomasa

Floculenta

Granular

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

11/02/2017 02/04/2017 22/05/2017 11/07/2017 30/08/2017

mg/

L

Days

Effl. UASB 1

Effl. UASB 2

Effl. UASB 3

Inf.ESGB 4

300 mg/L

Lab-MDC100 cm2

MDC prepiloto600 cm2

MDC piloto

4000 cm2

MDC prepiloto

stack600 cm2 x 15

MDC piloto stack

4000 cm2 x 15

Efluente salino (L) Agua residual (L)

Conductividad inicial (mS/cm)

Conductividad final (mS/cm)

Eficacia desalinización (%)

Flujo de desalinización

(L/m2·h)

0,6 L NaCl 2 L sintético 13,2 <1 99 1,8

0,6 L NaCl 1 L sintético 13,2 <1 91 0,5

0,6 L agua pozo 5 L aguaresidual 12,2 <1 95 0,6

0,6 L agua salobre río Racons

5 L agua residual 2,9 <1 69 2,9

0,6 L agua marMediterráneo

5 L aguaresidual 37,6 <1 98 0,2

05.201901.2019

Sensor foulingEstado: operación/finalizados

RemineralizaciónEstado: en operaciónCapacidad: 0,18-0,72 m3/h

Planta Ósmosis InversaEstado: en construcciónCapacidad: 1-5 m3/h

Denia, Spain

Islas Canarias, Spain

Huechun, Chile

Contenido energético del agua residual*: 4,2 kWh/kg DQO

* Shizas, I.; Bagley, D.M., J. Energy Eng. 2004, 130 (2), 45–53. Heidrich, E.S, et al., Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 827–832.

Agua residual = bioenergía!

Contenido energético agua residual 1,5 kWh/hogar·d

Consumo energético20,7 kWh/hogar·d

ADVANSIST: obtención de energía mediante sistema anaerobio solar

AireAire

ADVANSIST: obtención de energía mediante sistema anaerobio solar

Puesta en marcha: Toledo, octubre 2018

ADVANSIST: obtención de energía mediante sistema anaerobio solar

Contenido energético del agua residual*: 4,2 kWh/kg DQO

* Shizas, I.; Bagley, D.M., J. Energy Eng. 2004, 130 (2), 45–53. Heidrich, E.S, et al., Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 827–832.

Agua residual = bioenergía!

Contenido energético agua residual 1,5 kWh/hogar·d

Consumo energético20,7 kWh/hogar·d

0,0

500,0

1000,0

1500,0

2000,0

2500,0

3000,0

3500,0

4000,0

Producción energía TÉRMICA Producción energía ELÉCTRICA

Convencional

Prod

ucci

ón e

nerg

étic

akW

h/d

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

Suministro energía (% población servida) Suministro agua potable (%población servida)

EDAR 10.000 hab

7,2 %

Convencional

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,00

kWh/

hab·

d

Convencional

Depuración+

Desalación

Balance energético per capita

MIDES Project: Drinking water production by low-energy microbial desalination powered by wastewater

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