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Ensuciamiento en Biorreactores de Membranas para el tratamiento de aguas residuales (2ª parte)

biorreactor de membranasEl ensuciamiento de las membranas es un fenómeno que condiciona la operación y el mantenimiento de los sistemas de filtración, ya que limitan la vida útil de las membranas. Las técnicas para minimizar el ensuciamiento también tratan de optimizar las propiedades de la membrana, las condiciones de la operación y las características de la biomasa. Pero por otro lado, estas técnicas no acaban con la necesidad de limpiezas físicas y químicas periódicas de la membrana. Por ello, dar respuesta al control del ensuciamiento es un aspecto vital en el diseño y la utilización de los biorreactores de membrana. Las acciones necesarias para mantener controlada la velocidad del ensuciamiento son las siguientes:

  • Realizar limpiezas periódicas de la membrana.
  • Modificar las características de la biomasa.
  • Optimizar los parámetros de operación.

La limpieza de la membrana es el método más sencillo para controlar el ensuciamiento. La limpieza puede ser física (se basa en métodos mecánicos) o química (se utiliza un agente oxidante). La limpieza física es más sencilla que la química, y al no introducir sustancias químicas la membrana no se daña. Sin embargo, este tipo de limpieza física es menos eficaz, ya que sólo actúan sobre el ensuciamiento reversible, mientras la limpieza química también elimina el ensuciamiento irreversible. Por un lado, la limpieza física de las membranas se puede realizar de dos maneras distintas: cesando el flujo de permeado (relajación) o invirtiendo el sentido del flujo de permeado (contralavado). La opción del contralavado está incorporada en el diseño de nuestros MBR como estrategia para remediar el ensuciamiento. Esta opción permite eliminar la mayor parte del ensuciamiento debido al bloqueo de los poros y una parte del ensuciamiento causada por la torta de filtración. Con el fin de minimiza el ensuciamiento, ahorrando el máximo de energía posible, hay que tener en cuenta la importancia de la frecuencia, la duración y la intensidad del contralavado. Los contralavados más escasos pero más largos son más eficientes que los contralavado más cortos y frecuentes. También se puede usar aire en el contralavado para así aumentar el permeado, pero requieres periodos más largos y frecuentes, y puede menoscabar la integridad de la membrana. La relajación de la membrana, es decir, la filtración discontinua. Aunque la velocidad de ensuciamiento es más alta durante la filtración continua, la relajación permite alargar el periodo de filtración y posponer la necesidad de la limpieza. Actualmente se apuesta por combinar la filtración discontinua con el contralavado con el fin de optimizar resultados. La relajación sin retrolavado incrementa la acumulación lenta de la suciedad, pero conserva la biopelícula de la membrana. Esta biopelícula es más selectiva que la membrana, por lo que puede ser beneficiosa siempre que la resistencia no sea excesiva. Por otro lado, la limpieza química se ha de llevar a cabo periódicamente para complementar la limpieza física y así eliminar el ensuciamiento irreversible. Se pueden diferenciar distintos tipos según su intensidad:

  • Contralavado químico (diario)
  • Limpieza de mantenimiento (semanal)
  • Limpieza intensiva (semestral)

También, es posible llevar a cabo acciones para prevenir el ensuciamiento como:

  • Mejorar las propiedades anti-suciedad de la membrana: las membranas con menor ensuciamiento son aquellas que son muy porosas y tienen un carácter hidrofílico.
  • Optimizando las condiciones de operación: el grado de ensuciamiento depende en gran medida de las variables de operación (TRH, TRC, Flujo de permeado, Aireación, flujo cruzado) por lo que mantener estas varadas controladas permite limitar el ensuciamiento. Con el fin de mantener estas variables en sus valores óptimos se pueden usar los siguientes métodos: sistemas de control de la retroalimentación, reducir el flujo de permeado, aumentar la aireación (sin llegar al valor crítico), llevar a cabo un pre-tratamiento del agua a tratar.
  • Preparando la biomasa para reducir la capacidad de ensuciamiento: las características de la biomasa bioquímicamente a través del control del Tiempo de Retención Celular (TRC) o químicamente (con la adición de floculantes, coagulante y adsorbentes).

En definitiva, el control del ensuciamiento es calve para el funcionamiento optimo de los biorreactores de membranas, por lo que resulta necesario llevar a cabo limpiezas periódicamente.

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