Un biorreactor de membrana es un tipo de planta de tratamiento de aguas residuales (especialmente las pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales) que puede aumentar significativamente su eficiencia con la ayuda de membranas con poros de entre 0,1 y 0,01 µm de tamaño (ultrafiltración).El sistema suele funcionar mediante filtración de flujo tangencial.
Las membranas pueden utilizarse en forma de fibras huecas, como módulos enrollados o de placas. Se distingue entre sistemas aireados y no aireados. El sistema de biorreactor de membrana se utiliza a menudo para conseguir un tratamiento secundario de las aguas residuales domésticas o municipales. Para ello, el sistema también puede utilizarse en etapas de tratamiento biológico ya existentes. A menudo, sin embargo, se desea una disposición externa, que permite un mantenimiento más fácil gracias a un mejor acceso a la planta.
Las aplicaciones de las plantas de membrana sumergida son:
- tratamientos de aguas grises
- Tratamiento de aguas pluviales y superficiales
- Retención de elementos biológicos de efluentes industriales y domésticos
Otra ventaja es la filtración casi estéril gracias al tamaño de poro seleccionado y la consiguiente separación de gérmenes patógenos. Sin embargo, los priones solo son retenidos parcialmente.
Configuraciones
Interna/sumergida/inmersa
En la configuración de biorreactor de membrana sumergida (MBR), el elemento de filtración se instala en el recipiente principal del biorreactor o en un tanque separado. Los módulos se colocan encima del sistema de aireación, cumpliendo dos funciones, el suministro de oxígeno y la limpieza de las membranas. Las membranas pueden ser planas o tubulares, o una combinación de ambas, y pueden incorporar un sistema de retrolavado en línea que reduce el ensuciamiento de la superficie de la membrana mediante el bombeo del permeado de la membrana a través de la misma.
En los sistemas en los que las membranas se encuentran en un tanque separado del biorreactor, se pueden aislar trenes individuales de membranas para llevar a cabo regímenes de limpieza que incorporen remojos de membrana; sin embargo, la biomasa debe bombearse continuamente de vuelta al reactor principal para limitar el aumento de la concentración de sólidos suspendidos. También se requiere aireación adicional para reducir el ensuciamiento. Cuando las membranas están instaladas en el reactor principal, los módulos de membrana se extraen del recipiente y se transfieren a un tanque de limpieza fuera de línea.
Por lo general, la configuración interna/sumergida se utiliza para aplicaciones de menor potencia a mayor escala.Para optimizar el volumen del reactor y minimizar la producción de fangos, los sistemas MBR sumergidos suelen funcionar con concentraciones de sólidos suspendidos comprendidas entre 12000 mg/L y 20000 mg/L, por lo que ofrecen una buena flexibilidad en la selección del tiempo de retención de fangos de diseño.
El MBR sumergido ha sido la configuración preferida debido a su bajo nivel de consumo de energía, alta eficiencia de biodegradación y baja tasa de ensuciamiento en comparación con los biorreactores de membrana de flujo lateral. Además, los sistemas iMBR pueden manejar mayores concentraciones de sólidos suspendidos, mientras que los sistemas tradicionales trabajan con una concentración de sólidos entre 2,5-3,5, los MBR pueden manejar una concentración entre 4-12 g/L, lo que supone un incremento del 300%. Este tipo de configuración se adopta en sectores industriales como el textil, la alimentación y las bebidas, el petróleo y el gas, la minería, la generación de energía, la pasta y el papel, debido a sus ventajas
Corriente externa/lateral
En la tecnología MBR lateral, los módulos de filtración están fuera del tanque aeróbico, de ahí el nombre de configuración de corriente lateral. Al igual que en la configuración MBR interna, el sistema de aireación también se utiliza para limpiar y suministrar oxígeno a las bacterias que degradan los compuestos orgánicos. La biomasa se bombea directamente a través de varios módulos de membrana en serie y de vuelta al biorreactor, o bien se bombea a un banco de módulos, desde donde una segunda bomba hace circular la biomasa a través de los módulos en serie. La limpieza y el remojo de las membranas pueden realizarse in situ con el uso de un tanque de limpieza, una bomba y tuberías instalados. La calidad del producto final es tal que puede reutilizarse en aplicaciones de proceso gracias a la capacidad de filtración de las membranas de microfiltración y ultrafiltración.
Normalmente, la configuración de flujo externo/lateral se utiliza para aplicaciones de mayor resistencia a pequeña escala; la principal ventaja que presenta la configuración de flujo externo/lateral es la posibilidad de diseñar y dimensionar el tanque y la membrana por separado, con ventajas prácticas para el funcionamiento y el mantenimiento de la unidad.
Comparación de ambas configuraciones
Por último, para poder comparar las características y capacidades de ambas configuraciones, a continuación se exponen algunos puntos en los que se comparan: el MBR de membrana interna ofrece una menor frecuencia de limpieza, y un menor consumo de energía, pero, por lo demás, el MBR de corriente externa puede manejar concentraciones más altas de sólidos en suspensión que el MBR de membrana interna, además de resultar más fácil realizar las operaciones de mantenimiento, sustituciones de módulos y limpiezas, ya que el sistema es más compacto.
Literatura
- Estudios continuos en agua y medio ambiente: gestión del agua urbana en áreas rurales, Universitätsverlag, Weimar 2004, ISBN 978-3-86068-310-1 (en alemán)
Enlaces externos
- Esta obra contiene una traducción derivada de «Membranbelebungsreaktor» de Wikipedia en alemán, concretamente de esta versión, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 3.0 Unported.
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