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Bioreactor de Membranas para aguas industriales: Cómo reducir los costes energéticos de las EDARs mediante sistemas preventivos en las líneas de aireación

Bioreactor de Membranas para aguas industriales

La optimización de los costes de explotación y mantenimiento de las EDAR es de vital importancia y, constituye una de las preocupaciones principales de los responsables de Calidad y Medioambiente. Dentro de los costes de explotación, el consumo energético es uno de los principales, y dada la política de subida de precios que estamos experimentando, la tendencia esperada es que sigan incrementándose. Por este motivo, las empresas tienen que poner en marcha   proyectos dirigidos a optimizar los consumos energéticos de su EDAR.

Bioreactor de Membranas para aguas industriales

Bioreactor de Membranas para aguas industriales

El principal y mayor coste de operación de los sistemas de depuración, se produce en el consumo energético de sus reactores biológicos, por este motivo, la mayoría de los avances tecnológicos que se estudian, desarrollan y llevan a cabo su implantación, están ligados con los sistemas de aireación de los reactores. En un consumo que representa el 80 % del total de consumo de energía de toda la instalación, cualquier pequeña mejora o modificación del sistema de aireación representa un volumen importante de reducción de costes asociados a la reducción de energía. Muchas empresas están en constante estudio y desarrollo de tecnología que permita reducir los costes de operación de las instalaciones en este sentido.

Los responsables de una EDAR deben contar con un sistema de mantenimiento preventivo de las líneas de aireación de los reactores biológicos, para permitir ahorros de hasta el 10 % en el consumo energético. Este descenso en los costes de operación, no se produce de forma directa en una instalación de reciente construcción, sino que permitirá que el aumento de consumo provocado por el envejecimiento de las instalaciones, como consecuencia de ensuciamientos inorgánicos y orgánicos, se produzca en menor medida. Estos ensuciamientos se producen en todos los sistemas. Se irán depositando sales, habitualmente carbonatos y biopelícula, que hace que en los sistemas de difusión se vayan obturando y en los sistemas jet o Körting que se reduzcan las secciones de paso de agua, desviando el sistema de la curva de trabajo.

Aguas industriales EDAR la Rioja

Aguas industriales EDAR la Rioja

Reutilización de agua depurada mediante reactores biológicos de membrana (MBR).

 Reutilización de agua depurada

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Actualmente, el uso de agua tratada procedente de estaciones depuradoras supone una prometedora solución al problema de la falta de recursos hídricos que sufren muchos países (Lawrence et al., 2002). No obstante, es necesario contemplar los posibles riesgos que podría conllevar su uso (Salgot et al., 2006; Huertas et al., 2008) para regular su ámbito de utilización y la calidad necesaria. Por lo tanto, es preciso establecer unos límites estándares de los diferentes parámetros químicos y biológicos a controlar.

En 1991, La Comunidad Económica Europea desarrolló una directiva para la recogida, tratamiento y descarga de aguas residuales urbanas y de algunos sectores industriales. En ésta, ya se contemplaba la posibilidad de reutilización del agua tratada siempre que sea apropiado (Directiva 91/271/EEC, Artículo 12). En el año 2000, la Unión Europea reunió y adaptó diferentes directivas y estableció el marco legislativo en el campo de la política de aguas (Directiva 2000/60/EC). Se establecieron unas directrices en función de parámetros físico-químicos, biológicos e hidromorfológicos para asegurar la calidad del agua.  A partir de esta directiva, países como España o Italia han redactado su propia legislación (Real Decreto 1620/2007, 2007; Italian Decree nº85, 2003) en la que se recogen los criterios de calidad para la utilización de aguas regeneradas según los usos. En concreto, en España, el RD 1620/2007 (Real Decreto 1620/2007, 2007) contempla para las aguas depuradas cinco tipos de usos diferentes: urbano, agrícola, industrial, recreativo y ambiental. En él se determinan los valores límite de los parámetros de calidad y los criterios que marca la legislación española en función del uso del agua.

Igualmente, En Estados Unidos, la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) redactó en 2004 la Guidelines for Water Reuse (EPA/625/R-04/108, 2004) en la que se exponen los diferentes riesgos existentes, los posibles usos del agua procedente de estaciones depuradoras y los criterios de calidad en cada estado.

En este sentido la Organización Mundial de la Salud (OMS) presentó hace 4 años una guía en la que se recomienda unos valores límite para una serie de parámetros biológicos (bacterias, virus, nemátodos, etc) que garanticen que no existe un riesgo para la salud al reutilizar agua depurada (WHO, 2006)

Reutilización de agua depurada

Debido a los límites establecidos por la legislación y teniendo en cuenta la calidad del agua depurada que sale de los tratamientos secundarios convencionales, es necesaria la inclusión de mejoras en los tratamientos secundarios y/o la inclusión de tratamientos terciarios para la obtención de un agua que pueda ser reutilizada (de Koning, et al., 2008)

2.- Tecnología MBR

Entre los diferentes procesos que se han desarrollado en los últimos años para alcanzar la calidad requerida para la reutilización de agua, los reactores biológicos de membrana (MBR) tienen especial interés debido a la acción combinada del tratamiento biológico del reactor y la filtración mediante membranas (separación física). Dependiendo del tamaño del poro, el proceso de separación en la membrana se lleva a cabo mediante  microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF) (Judd et al., 2003). En la Figura 1 se muestra  los diferentes grados de separación de los compuestos presentes en el agua en función del tamaño del poro de la membrana.

Esta tecnología es similar al sistema de lodos activados convencional con la diferencia de que la separación sólido/líquido se realiza mediante filtración de membranas y no mediante sedimentación en un decantador secundario.

Existen dos sistemas diferentes en función de la configuración de los mismos: reactores biológicos de membrana externos, en los que el módulo de membranas se encuentra fuera del reactor y reactores biológicos de membrana sumergidos, en las que el módulo se encuentra sumergido en un reactor biológico o en un tanque anexo (Melin et al., 2006; Wisniewski, 2007).

Las principales ventajas de un sistema MBR en comparación con los sistemas convencionales de lodos activados son:

–          Necesidad de menor volumen de reactor debido a la mayor concentración de sólidos suspendidos en el licor mezcla.

–          Desarrollo de biomasa especializada. Debido a las elevadas edades de fango a las que trabajan estos sistemas es posible el desarrollo de biomasa especializada en degradar compuestos específicos con los que están en contacto. Esta capacidad es muy interesante para el tratamiento de efluentes que presentan sustancias difíciles de degradar, como ocurre en determinados sectores industriales.

–          Mayor estabilidad ante sobrecargas. Debido a la elevada concentración de sólidos con la trabajan estos sistemas y a la elevada edad del fango que se establece, los sistemas MBR presentan mayor estabilidad que los sistemas convencionales en episodios de picos de caudal, carga o ante cambios bruscos en el efluente a la planta. Esta cualidad convierte a estos sistemas en tecnología especialmente adecuada para los vertidos industriales que presentan un comportamiento estacional, como son la el sector conservero, bodeguero, etc.

–          Aumento de la calidad del efluente. Se consiguen rendimientos muy superiores en eliminación de compuestos orgánicos, nutrientes y microorganismos. En función de la calidad conseguida y del uso posterior, el efluente puede ser reutilizado directamente (Brepols et al., 2008) o puede servir como alimentación de tratamientos posteriores (ej. ósmosis inversa, Lawrence et al., 2002).

–          Posibilidad de adaptarse fácilmente a las plantas de fangos activos ya existentes (Coté et al., 2004), muy indicado en aquellos casos de plantas sobrecargas que necesitan una ampliación.

Los principales inconvenientes están asociados a los costes de instalación y de mantenimiento. En este sentido se están reduciendo considerablemente los costes asociados a medida que la tecnología va siendo aplicada, ya que por un lado, el precio de la membrana es más asequible y, por otro, se ha mejorado tanto en los materiales de ésta como en la implantación del sistema, reduciéndose así los costes de explotación y mantenimiento. Operacionalmente, uno de los problemas más importantes que sufren este tipo de sistemas se debe al ensuciamiento debido a la formación de una capa de lodo, coloides y soluto que se acumulan sobre la superficie de la membrana impidiendo el comportamiento adecuando de ésta (Meng et al., 2009).

A pesar de ser una tecnología relativamente nueva, la instalación a escala industrial ha ido aumentando considerablemente en los últimos años. En el año 2007, más de 2200 instalaciones de MBR estaban operando o en construcción en el mundo (Poyatos, 2007). Este crecimiento se debe a que este sistema funciona tanto para aguas residuales procedentes de estaciones depuradoras urbanas como industriales (Yang et al., 2006)

2.1. Capacidad de desinfección de la tecnología MBR

Como ya se ha comentado, una de las principales ventajas de la tecnología MBR es la capacidad de desinfección y la calidad del efluente obtenido en comparación con otros tratamientos convencionales. En un sistema MBR el proceso de desinfección se lleva a cabo mediante tres mecanismos (Shang et al., 2004)

–          Filtración física a través de la membrana. Se basa en las diferencias de tamaño, ya que el poro impide el paso a las partículas con mayor diámetro que él.

–          Actividad física y biológica de los fangos activos. La retención física se produce mediante mecanismos de adsorción de las sustancias en los fangos.

–          Actividad física (adsorción) y biológica de la capa o film que se forma en la superficie de la membrana debido a la deposición de sólidos. La actividad biológica del film se produce por predación de los microorganismos. Si el espesor del film aumenta demasiado se produce el ensuciamiento de la membrana impidiendo que ésta trabaje adecuadamente.

La calidad del efluente obtenido y la eficacia del proceso se controla mediante parámetros físico-químicos (sólidos suspendidos, demanda química de oxígeno, demanda biológica de oxígeno, turbidez y nutrientes) y biológicos (concentraciones de microorganismos patógenos).

2.1.1. Parámetros físico-químicos

Todos los trabajos revisados coinciden en los elevados rendimientos, por encima de los sistemas convencionales, que ofrece la tecnología MBR para eliminar sólidos, materia orgánica y nutrientes. Melín et al. (2006), a través de una revisión bibliográfica, presentan un resumen de los valores obtenidos en trabajos experimentales desde 2001 (tabla 1) en el que se pueden ver los altos rendimientos de eliminación de los parámetros físico-químicos que tienen los MBR.

Parámetro Eficiencia de eliminación (%) Calidad del efluente
SS (mg/l)

> 99

< 2

Turbidez (UNT)

98,8 -100

< 1

DQO (mg/l)

89 – 98

10 – 30

DBO (mg/l)

> 97

< 5

COD (mg/l)

5 – 10

NH3-N (mg/l)

80 – 90

< 5,6

NT (mg/l)

36 – 80

< 27

PT (mg/l)

62 –97

0,3 – 2,8

Tabla 1.- Eficiencia de eliminación y calidad del efluente en MBR (Melin et al., 2006)

Diversos trabajos han cotejado este sistema con otros convencionales. En este sentido, Wisniewski (2007) compara el comportamiento de distintos sistemas de tratamiento convencional de agua como son filtro percolador, fangos activados y tratamiento físico/químico  con el sistema MBR (tabla 2). En los resultados que presenta, el reactor biológico de membrana ofrece un rendimiento muy superior al resto en cuanto a la depuración y desinfección de un agua residual.

Ottoson et al. (2006) comparan la eficacia de un MBR sumergido con otros dos procesos: tratamiento convencional de lodos activados (TCLA) más un tratamiento terciario (TT) y un digestor anaerobio (DA). Los porcentajes de reducción mostrados en la tabla 3 manifiestan una gran capacidad de eliminación de los dos primeros sistemas con valores parecidos de reducción de materia orgánica, siendo un poco mejor los valores obtenidos con el sistema MBR. Estos resultados coinciden con los obtenidos por Arévalo et al. (2009) al comparar un sistema MBR de ultrafiltración con un tratamiento convencional de lodos activos suplementado con un tratamiento terciario mediante ultrafiltración. La mayor diferencia entre los sistemas analizados se encuentra en la eliminación de nutrientes. Mientras que la reducción de nitrógeno es mayor en el sistema MBR, debido probablemente a que se trabaja con concentraciones altas de fangos mejorando el proceso de nitrificación y desnitrificación (Mahne est al., 1996,  Muller et al., 1995), la eliminación de fósforo es muy pobre. Debido a esto, en función del uso del agua,  sería necesario un tratamiento posterior al MBR para reducir  este parámetro. En cuanto al digestor anaeróbio, los valores obtenidos sugieren la inclusión de posteriores tratamientos para aumentar la calidad del agua tratada.

Agua de entrada

Agua depurada

SST

(kg/m3)

DQO (kg/m3)

Turbidez (UNT)

Gérmenes

(/100ml)

SST (kg/m3)

DQO (kg/m3)

Turbidez (UNT)

Gérmenes (/100ml)

Filtro percolador

0.2

0.7

120

108

0.035

0.125

10

106

Fangos activados

0.2

0.7

120

108

0.030

0.08

5

106

Procesos F-Q

0.2

0.7

120

108

0.060

0.130

20

107

MBR

0.2

0.2

120

108

0

0.020

< 2

<102

Tabla 2.- Comparación del comportamiento del sistema MBR con otros procesos convencionales (Wisniewski, 2007)

Parámetro

MBR sumergida

TCLA +  TT

DA

SS

99,6

98,9

63,3

DQO

95,5

94,0

66,9

DBO7

99,6

99,3

77,6

COT

94,8

93,9

68,7

NKT

97,7

91,7

6,7

NH4-N

98,6

91,6

– 10,0

PT

41,5

95,7

27,2

Tabla 3.- Porcentage de reducción de los parámetros físico-químicos en diferentes sistemas de tratamiento de aguas (Ottoson et al., 2006).

2.1.2. Parámetros biológicos

La instalación de la tecnología MBR para la reutilización de agua tratada se presenta como uno de los sistemas más convenientes debido a su excelente capacidad para eliminar patógenos (Brepols et al., 2008). A pesar de que los tratamientos convencionales consiguen eliminar gran parte de los sólidos suspendidos y de la carga orgánica, el efluente procedente de los tratamientos secundarios todavía contiene un gran número de patógenos, haciendo necesario la instalación de tratamientos terciarios para obtener una adecuada desinfección del agua (Koivunen et al., 2003; Bixio et al., 2006). Además, el sistema MBR, al combinar la separación física de la membrana con la conversión biológica para la eliminación de microorganismos, no presenta los problemas de aparición de productos tóxicos generados en otros tratamientos de desinfección como la cloración (Hui, 2004)

Los principales patógenos que determinan la calidad del agua son las bacterias, virus, nemátodos y protozoos. Teniendo en cuenta que el tamaño de las baterias (coliformes) oscila entre 0.6-1.3 µm de diámetro y 2-3 µm de altura (Zhang et al., 2007) se espera que la retención de éstas por los sistemas MBR sea muy alta, llegando a su totalidad para membranas que utilizan ultrafiltración. Debido a esto, para asegurar la calidad del efluente en los procesos que disponen del sistema MBR,  sería conveniente un indicador que fuera más pequeño que el tamaño del poro de la membrana. En este sentido, Hui (2004) propone los bacteriofagos como el indicador más adecuado, ya que se parecen a los virus en su morfología, estructura, tamaño y comportamiento.

Como ya se ha comentado, la eliminación de patógenos o desinfección en el sistema MBR se lleva a cabo mediante los mecanismos de filtración física a través de los poros, la actividad biológica de la materia en el tanque y la actividad física y biológica de la capa que se forma en la superficie de la membrana.

La capacidad de eliminación de microorganismos patógenos por parte de la tecnología MBR ha sido estudiada por diferentes autores.  Zannetti et al. (2010) han presentado rangos de reducción de bacterias entre 6 y 7 log10 ucf/ 100 ml y de virus entre 4 y 6 log10 ufp/ 100 ml. Las concentraciones de microorganismos presentes en el permeado (tabla 4) se encuentran por debajo de los valores límites necesarios para reultilizar el agua depurada, tanto para usos industriales como urbanos. Resultados muy similares obtienen Zhang et al. (2007) cuando comparan este sistema con una planta convencional de lodos activados más un tratamiento terciario con cloro. No obstante, los autores (Zannetti et al. 2010) consideran necesario la inclusión de un tratamiento de desinfección química posterior al sistema MBR en los meses de verano.

En los mismos términos se expresa Ottoson et al., (2006), aunque los resultados que se obtienen, tanto del sistema MBR como de los tratamientos convencionales, son peores que los que presentan Zanetti y Zhang. En este caso, la reducción de bacterias (E.Coli y Enterococci) y virus (Colifagos somáticos y Fagos F-específicos) no alcanza los 5 log10 ufc/ 100 ml  y 4 log10 ufp/ 100 ml respectivamente.

La alta capacidad de eliminación de virus en el sistema MBR no se debe a la filtración física sino que se produce mediante la adsorción de los microorganismos en la materia suspendida y mediante la retención en la capa de sólidos o “biofilm” que se forma en las superficies de las membranas, aumentando la retención a medida que aumenta el tamaño de ésta (Ueda et al., 2000). Si esta capa crece demasiado se produce el fenómeno de ensuciamiento de la membrana.

Con respecto a los nemátodos, normalmente el uso de tratamientos secundarios (convencionales o no) aseguran la completa eliminación de este tipo de patógenos en el efluente (Gómez et al., 2006).

Microorganismos patógenos

Agua entrada al reactor biológico

Permeado

Permeado con desinfección (1)

Coliformes totales (ufc/100 ml)

6,9 – 8,30

1,43 – 3,49

0 – 2,30

coliformes fecales (ufc/100 ml)

6,32 – 8,23

0 – 1,11

0 – 0

E. Coli (ufc/100 ml)

6,15 – 7,90

0 – 0,60

0 – 0

Enterococci (ufc/100 ml)

5,56 -6,23

0 – 0,70

0 – 0

colifagos somáticos (ufp/100 ml)

5,78 – 6,84

1,11 – 2,18

0 – 1,71

Bacteriofagos F-especificos (ufp/100 ml)

5,24 – 6,66

0 – 1,26

0 – 0

Bacteriofagos (bacteroides fragiles) (ufp/100 ml)

0 – 5,45

0 – 0

0 – 0

Tabla 4.- Concentración (log10) de bacterias y virus en el agua tratar y en el permeado de un sistema MBR (Zanetti et al., 2010).  ufc: unidad de formación de colonias, ufp: unidad de formación de placas.

(1) Únicamente en los meses de verano

2.2  Ensuciamiento

Como ya se ha comentado, la continua acumulación de materia, tanto orgánica como inorgánica, sobre la superficie de la membrana forma una capa de sólidos, que si bien es beneficiosa para la eliminación de patógenos, se convierte en un gran inconveniente cuando crece demasiado. Todos los trabajos revisados consideran el ensuciamiento como uno de los mayores problemas que impiden el correcto funcionamiento de la membrana. En este sentido, en el año 2006, más de una cuarta parte de las publicaciones sobre biorreactores de membrana se centraban en el análisis de este problema (Yang et al., 2006).

Entre los factores que influyen en el ensuciamiento destacan el material de la membrana,  las características del lodo, las características del agua alimentada y condiciones de operación (Le-Clech et al., 2006).

Los principales efectos del ensuciamiento son el taponamiento de los poros, la reducción del flujo de agua a través de la membrana y el aumento de la diferencia de presión entre ambos lados de la superficie de la membrana (Hiu, 2004)

La limpieza se realiza inicialmente mediante tratamientos físicos, pasando agua del permeado a contracorriente o parando el proceso de filtración consiguiendo que la capa se caiga por gravedad (Le-Clech et al., 2006).  Pulefou (2007) considera necesaria esta limpieza cuando la acumulación de sólidos, en membranas que trabajan con microfiltración,  se encuentra por encima de 3 gramos por metro cuadrado de superficie. En caso de que este tratamiento sea insuficiente, la limpieza se realiza con productos químicos (Meng et al., 2009)

Actualmente, las investigaciones se centran en el desarrollo de nuevos materiales, ya sea mediante la modificación física de membranas (Yu et al., 2008) o la incorporación de nuevos materiales a las membranas comerciales (Asatekin et al., 2009) y en el uso de membranas dinámicas, mediante la formación de capas protectoras (Ye et al., 2006)  con el objetivo de reducir el problema del ensuciamiento.

3.- Conclusiones 

Los resultados de los trabajos revisados muestran una calidad del agua tratada mediante reactores biológicos de membrana (MBR) igual o superior a la obtenida con los tratamientos terciarios de desinfección acoplados a tratamientos secundarios convencionales (fangos activos). Además, en todos los casos analizados, los valores de los parámetros físico-químicos y biológicos no superan los límites establecidos por la legislación española para la reutilización del agua, tanto para usos urbanos como agrícolas o industriales.

El proceso de desinfección en sistemas MBR se lleva a cabo por mecanismos físicos y biológicos. Teniendo en cuenta la documentación revisada, el mayor porcentaje de eliminación de virus se debe al fenómeno de adsorción en la biopelícula formada en la superficie de la membrana.

No obstante, esta tecnología aún presenta ciertos inconvenientes, sobre todo operacionales, que obligan a seguir investigando para mejorar el sistema.

En conclusión, el uso de reactores biológicos de membranas (MBR) para producir un agua que pueda ser reutilizada se considera una opción adecuada y factible, tanto para estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas como industriales. En esta sentido, numerosos  investigadores resuelven que este sistema es una tecnología eficiente para la reutilización de agua depurada. 

Por: Gorka García1; Estíbaliz Huete1; Alicia Torres2; Luis Carlos Martínez1

1 AEMA (Agua, Energía y Medio Ambiente Servicios Integrales S.L.)

Polígono Industrial El Pilar, C/ Fitero, 9, 26.540 Alfaro, La Rioja

Tel.: 941 18 18 18

aema@aemaservicios.com. www.aemaservicios.com

 Reutilización de agua depurada

2 Laboratorios Alfaro

Polígono Industrial El Pilar, C/ Fitero, 7, 26.540 Alfaro, La Rioja

Tel.: 941 18 44 44

www.laboalfaro.com

AGUAS RESIDUALES DE ZUMOS

AGUAS RESIDUALES DE ZUMOS

Tecnología MBR para reutilización de agua depurada en riego de zonas verdes

La sociedad de hoy día está cada vez más concienciada respecto a la escasez de uno de nuestros bienes más preciados: el agua y, más concretamente, el agua dulce. En vista de ello, la Administración dirige sus esfuerzos hacia la minimización en el gasto de agua, la depuración del agua para su reutilización cuando sea posible, y para su vertido sin perjuicios para el cauce receptor en todo caso. En este sentido surge el Real Decreto 1620/2007 de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En este Real Decreto se establecen las normas mínimas de calidad que debe cumplir un agua depurada para poder ser reutilizada según el uso al que se vaya a destinar. Se regulan parámetros físico/químicos y parámetros microbiológicos, básicamente: nematodos intestinales, Escherichia coli, sólidos en suspensión, turbidez y, en algunos casos además puede regularse Legionella spp, Salmonella spp y otros contaminantes específicos según el uso.

Los biorreactores de membrana comúnmente llamados M.B.R. (Membrane BioReactor), proceso que consiste en un reactor biológico con biomasa suspendida y una unidad de membranas para la filtración del licor mezcla, están encontrando su sitio en el mercado y desplazando a los procesos convencionales de fangos activados. Entre las principales causas del éxito de los sistemas M.B.R. respecto a los sistemas convencionales se encuentra la capacidad de los primeros para eliminar bacterias y virus del agua residual, además de sus funciones principales de eliminación biológica de la materia orgánica y separación física de las fases sólidas y líquidas. Es por ello que los sistemas M.B.R. se presentan como un tratamiento compacto y completo para proveer un agua tratada de gran calidad apta para su reutilización. Precisamente, las últimas investigaciones se centran en la capacidad de desinfección de los sistemas M.B.R. y en los parámetros que la afectan.

Esquema 3D de un skid de membranas de ultrafiltración desarrollado por AEMA

Esquema 3D de un skid de membranas de ultrafiltración desarrollado por AEMA

En este sentido, la tecnología M.B.R. destaca por su capacidad de obtención de un efluente de gran calidad. La elevada capacidad de los sistemas M.B.R. en cuanto a eliminación biológica de materia orgánica y separación de las fases sólida / líquida queda demostrada en las múltiples experiencias existentes en todo el mundo: el sistema M.B.R. ha mostrado rendimientos muy superiores a las tecnologías más convencionales en la eliminación de materia orgánica así como en la retención de sólidos, consiguiendo efluentes con una calidad muy superior en lo que a parámetros físico/químicos se refiere (ver tabla 1). La empresa AEMA, Agua Energía y Medio Ambiente, cuenta con numerosas plantas de tratamiento de aguas residuales implantadas con tecnología M.B.R. que consiguen rendimientos superiores a sus homólogas con tecnología de fangos activados.

Membranas de Ultrafiltración de fibra hueca reforzada

Membranas de Ultrafiltración de fibra hueca reforzada

Pero además de estas cualidades, la tecnología M.B.R. ha demostrado su capacidad para producir efluentes con elevada calidad también en cuanto a parámetros microbiológicos. De este modo, la demanda de agentes desinfectantes se elimina o, cuando menos, se reduce, con lo que la producción de subproductos nocivos provenientes de la desinfección con agentes desinfectantes es minimizada (por ejemplo, cloroaminas…).

1. ANTECEDENTES

 

AEMA ha instalado recientemente una E.D.A.R. en Palazuelos de Eresma (SEGOVIA) cuyo promotor es Segovia21. La E.D.A.R. recibe las aguas residuales procedentes del complejo urbanístico Quitapesares, el cual ha sido dotado con red separativa de saneamiento, así como aquellas producidas en el Hospital Psiquiátrico Nuestra Señora de Fuencisla, cercano al complejo. Las aguas que se tratan en esta depuradora son de naturaleza urbana. La capacidad de la planta de tratamiento es de 1.100 m3/d y cuenta con tecnología M.B.R.

El agua tratada es acumulada en un depósito semienterrado de 500 m³ de volumen útil, lo que supone 10,9 horas de tiempo de retención hidráulico, dotado de sensores de nivel.

Frecuentemente se le atribuye al sistema M.B.R. la capacidad de producir aguas depuradas y desinfectadas.

En el estudio que se presenta se pretende comprobar efectivamente si el agua tratada en la E.D.A.R. instalada en Palazuelos de Eresma con sistema M.B.R. presenta calidad suficiente como para ser reutilizada para el riego de las zonas verdes de la urbanización según el R.D. 1620/2007, de 7 de diciembre.

El agua tratada, una vez determinado que su calidad cumple con los requerimientos necesarios para el riego de zonas verdes, será bombeada desde el depósito de acumulación hasta la red de riego del complejo urbanístico Quitapesares.

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

La EDAR fue puesta en marcha hacia finales de octubre de 2.009. El arranque se realizó mediante inoculación de la planta depuradora con fango biológico procedente de otra EDAR urbana. La planta comenzó a funcionar inmediatamente y se lograron unos excepcionales resultados al cabo de un mes de funcionamiento. En la siguiente tabla se muestran los resultados analíticos obtenidos:

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

RENDIMIENTOS DE LA EDAR

CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA REUTILIZACIÓN

El agua depurada en el M.B.R. es acumulada en un depósito. Con el objeto de reutilizar el agua para el riego de las zonas verdes del complejo urbanístico de Quitapesares se han realizado una serie de análisis para determinar si la calidad del agua cumple con los requerimientos de calidad 1.2 del RD 1620/2007 de 7 de diciembre, que son:

AGUA_PARA_REUTILIZACIÓN

Los análisis fueron realizados por la empresa Laboratorios Alfaro S.L. sobre muestras tomadas en el tanque de acumulación de agua tratada para controlar, además de la capacidad de depuración y desinfección del sistema instalado, la posibilidad de que el agua pudiera recontaminarse por crecimiento microbiológico en el tanque.

Calidad del agua depurada

Calidad del agua depurada

CONCLUSIONES:

Como puede observarse en la tabla anterior, los análisis realizados demuestran que la calidad del agua tratada cumple con todos los requerimientos del R.D. 1620/2007 de 7 de diciembre para el riego de zonas verdes. Esto demuestra que, al menos en este caso, la tecnología M.B.R. utilizada es capaz de tratar y desinfectar el agua hasta los niveles requeridos para su reutilización para riego de zonas verdes sin necesidad de tratamientos terciarios de desinfección. En cualquier caso es necesario tener en cuenta en cualquier proyecto de reutilización de agua depurada la necesidad de mantener unas condiciones de limpieza e higiene máximas en los tanques de acumulación del agua tratada para evitar contaminaciones posteriores, así como la previsión de una dosificación de un agente desinfectante para aquellos casos en que pudiera ser necesario puntualmente.

La tecnología M.B.R. despunta como tecnología avanzada de depuración ya que consigue elevados rendimientos en eliminación de materia orgánica y separación de sólidos y, más allá, también destaca como tecnología de desinfección de los efluentes, que elimina o minimiza el uso de tratamientos terciarios susceptibles de generar subproductos nocivos para la salud pública.

 

TECNOLOGÍA M.B.R. PARA REUTILIZACIÓN DE AGUA

TECNOLOGÍA M.B.R. PARA REUTILIZACIÓN DE AGUA

Origen y composición de las aguas residuales en mataderos

aguas residuales en mataderos

aguas residuales en mataderos

Para realizar los procesos de trabajo de un matadero, así como para mantener las condiciones higiénicas, es necesario un consumo elevado de agua, que podría establecerse en aproximadamente unos cinco litros de agua por kilo de peso vivo del animal. Para las aves, se estima entre 5 y 10 litros de agua por animal. Para vacuno unos 500-1000 litros por pieza y en el caso del porcino unos 250-550 litros por pieza.

El consumo de agua de un matadero en España está comprendido en el rango 1- 6,4 m3/t de canal (valor promedio de 3,4 m3/t canal) Este valor incluye el volumen total de agua de cualquier procedencia y destinada a cualquier uso, es decir, tanto la que se emplea en la zona de matadero propiamente dicha como la utilizada en operaciones auxiliares. El consumo de agua se incrementa notablemente cuando en el mismo establecimiento industrial se realizan operaciones de acondicionamiento de subproductos (tripería).

Respecto a la distribución del consumo de agua en un matadero, este se reparte en las siguientes actividades:

–  Limpieza de instalaciones y equipos.

–  Limpieza de vehículos.

–  Limpieza de establos.

–  Esterilización de utensilios.

–  Lavado de producto.

–  Escaldado.

–  Agua de refrigeración.

–  Aguas sanitarias.

–  Calderas.

El lavado del producto y la limpieza de instalaciones y equipos representan el mayor consumo. La mayor parte del agua que se utiliza en mataderos acaba finalmente como corriente de agua residual.

Las principales fases del proceso de los mataderos en las que se producen vertidos líquidos son las siguientes:

Estabulación: los vertidos que se producen son las deyecciones y orines de las reses (purines), además de los restos de estiércol procedentes de la limpieza.

Desangrado: vertidos de sangre con elevada carga orgánica y nitrogenada. La sangre aporta una DQO total de 375.000 mg/L y una elevada cantidad de nitrógeno, con una relación carbono/nitrógeno del orden de 3:4. Se estima que entre un 15% – 20% de la sangre va a parar a los vertidos finales representando una carga de 1 a 2 kg de DBO5 por cada 1.000 kg de peso vivo y este valor aumentaría hasta 5,8 kg de DBO5/t peso vivo si el vertido de la sangre es total.

Escaldado: vertido de aguas residuales con alta carga orgánica y un alto volumen (18 a 36 litros por cerdo). En esta fase se produce el pelado de la res, por lo que el vertido contendrá gran cantidad de pelo y sólidos en suspensión. En el escaldado al ser una operación posterior al desangrado, el agua arrastrará residuos orgánicos como son pe- los, sangre y grasa superficial, proporcionando una carga de 0,25 kg de DBO5/t peso vivo y el pelado una carga estimada de 0,4 Kg de DBO5/t peso vivo.

Evisceración: en esta fase se produce un vertido con gran cantidad de sólidos en sus- pensión tales como trozos de vísceras, grasas, sangre y contenidos digestivos. El volumen generado en esta fase es bajo en comparación con el resto de las fases.

Lavado de canales: residuos con elevada carga orgánica y productos desinfectantes, siendo alto el volumen de vertido.

Limpieza de equipos: la limpieza de los equipos y de las instalaciones genera un vertido con elevada carga orgánica y de alto volumen. Además puede haber concentraciones significativas de detergentes y desinfectantes que pueden afectar en el tratamiento posterior (pueden formar espumas)

En la operación de salado de los productos elaborados, hay que prestar especial importancia a la generación de vertidos salinos procedentes de los líquidos exudados por las piezas.

En la fabricación de productos elaborados cocidos, las aguas residuales industriales se producen en las operaciones de cocción, refrigeración y limpieza de instalaciones. Contienen sangre, grasa, proteínas, azucares, especias, aditivos, detergentes y desinfectantes. También se pueden encontrar fragmentos de piel y otros tejidos.

Respecto a los productos curados, se generan vertidos fundamentalmente en la operación de lavado de perniles y en la limpieza de las instalaciones. Esta agua destaca por su alto contenido salino (sal y aditivos) y orgánico (sangre, grasa, proteínas, azucares, especias). Las aguas de limpieza de instalaciones contienen también detergentes y desinfectantes. También se pueden encontrar fragmentos de piel y otros tejidos. La elevada conductividad de esta agua es difícilmente eliminable y plantea problemas importantes en los tratamientos biológicos de las estaciones de depuración de Aguas residuales industriales.

Los principales parámetros que definen las características químicas de las aguas residuales de un matadero

Aguas industria cárnica

Aguas industria cárnica

Otra forma de clasificar, considerando su origen y el tipo de contaminante, los vertidos de aguas residuales que se generan en los mataderos, es la siguiente:

Aguas de limpieza de instalaciones y equipos: los contaminantes característicos de este tipo de vertido son variación del pH, sólidos en suspensión, materia orgánica, aceites y grasas y detergentes. Se estima que entre el 25% – 55% del total de la carga contaminante de los vertidos de los mataderos, medidas en DBO5, son arrastradas por las aguas de limpieza.

Aguas procedentes de aseos y sanitarios: los contaminantes cuya presencia cabe esperar en el vertido son materia orgánica, sólidos en suspensión, amoniaco y detergentes.

Aguas pluviales: sólidos en suspensión, materia sedimentables.

Aguas del escaldado de las reses de porcino y del lavado de las reses de ganado vacuno y porcino. Los contaminantes de este vertido son sólidos en suspensión y materia orgánica.

En general, estos efluentes contienen: sangre, estiércol, pelos, plumas, grasas,huesos, proteí- nas y otros contaminantes solubles. Los vertidos generados en los mataderos de tipo polivalente (sacrificio de ganado porcino, vacuno, ovino, etc…) presentan las siguientes principales carac- terísticas:

  • Presencia de sangre: en función del tipo de sistema de recuperación de sangre dentro del matadero, se puede tener distintos tipos de vertido. Un exceso en el vertido de sangre puede acarrear graves problemas en la planta de tratamiento, debido fundamental- mente al aumento de materia nitrogenada y orgánica con el consiguiente incremento de la DQO y DBO5.
  • Presencia de grasas: al tratarse de residuos animales existe gran presencia de grasas, que deberían eliminarse para aumentar la tratabilidad del vertido.
  • Presencia de sólidos decantables: existe una gran cantidad de sólidos que decantan fácilmente. Se trata de restos de piel y estiércol. Esto hace preciso una agitación en la balsa de homogeneización.
  • Presencia de pelos y restos animales: pelos y restos de vísceras en el vertido.

Debido a la diversidad de instalaciones de depuración de aguas en la industria cárnica, las distintas formas de operación y la heterogeneidad de las especies sacrificadas, resulta muy difícil caracterizar globalmente esta agua. Incluso para una misma industria, día a día y, para cada día, hora a hora, el vertido que se produce es distinto, existiendo una enorme disparidad de datos, en ocasiones contradictorios Existen estudios que indican valores puntas de materia orgánica que superan al doble del valor medio diario de algunas instalaciones.

En general, los efluentes tienen altas temperaturas y contienen elementos patógenos, además de altas concentraciones de compuestos orgánicos y nitrógeno. La relación promedio de DQO:DBO5:N en un matadero es de 12:4:1. Estos parámetros se emplean para el diseño de los sistemas de tratamiento.

Proteínas y grasas son el principal componente de la carga orgánica presente en las aguas de lavado, encontrándose otras sustancias como la heparina y sales biliares. También contienen hidratos de carbono como glucosa y celulosa, y generalmente detergentes y desinfectantes. Cabe destacar que estas corrientes presentan un contenido de microorganismos patógenos importante.

A título indicativo, los valores contaminantes medios diarios de los vertidos generados por los mataderos, habitualmente se encuentran dentro del rango que figura en la siguiente tabla:

tratamiento de aguas industriales

tratamiento de aguas industriales

 

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Procesos y Operaciones más utilizados en la regeneración y depuración de Aguas residuales industriales

depuración de Aguas residuales industriales

depuración de Aguas residuales industriales

1) Procesos para el tratamientos de Sólidos / separación de Líquidos

1.1. Sedimentación

Descripción: La gravedad de la sedimentación de partículas maestro, flóculos químicos, y se precipita desde la suspensión.

Aplicación: Eliminación de las partículas que son más grande que 30 micras utilizan habitualmente como primaria y tratamiento posterior a la secuencia de procesos biológicos.

1.2. Filtración

Descripción: La eliminación de partículas de agua que pasa a través de arena o medio poroso.

Aplicación: Eliminación de partículas que son más grande que 30 típicamente hacia el final de la sedimentación ( tratamiento convencional), o tras la coagulación / floculación.

 2)Tratamientos Biológicos

2.1. Tratamiento Biológico Aeróbico

Descripción: Proceso de metabolismo biológico de aguas sucias por microorganismos en una cuenca de aireación o biofilms (filtro percolador).

Aplicación: Eliminación de de disueltas y suspendidas materias orgánicas de aguas residuales.

2.2. Oxidación.

Descripción: Estanques con 2-3 pies de agua fondo para la mezcla y penetración de luz solar.

Aplicación: La resolución de disolución de materia orgánica de las aguas residuales.

2.3.Biológico para la eliminación de nutrientes

Descripción: Combinación de procesos aeróbicos, anaeróbicos, y anaerobios para convertir orgánicos de fósforo y nitrógeno amoniacal en nitrógeno molecular y eliminar.

Aplicación: La reducción del contenido de nutrientes de las aguas residuales regeneradas.

2.4. Desinfección.

Descripción: Inactivación de los organismos Pathogénie  uso de productos químicos oxidantes, Luz ultravioleta, productos químicos cáusticos, calor, o Procesos de separación física.

Aplicación: La protección de la salud pública mediante la eliminación de organismos patógenos.

 3) Tratamientos Avanzados

3.1.Carbón Activo

Descripción: Proceso por el cual los contaminantes son físicamente adsorbida en la superficie de CARBÓN ACTIVO

Aplicación: La eliminación de compuestos orgánico hidrofóficos.

3.2. Extracción del aire.

Descripción: Transferencia de amoniaco y otros componentes volátiles del agua al aire.

Aplicación: Le eliminación de nitrógeno amoniacal y algunos compuestos orgánicos volátiles de las aguas.

3.3. Intercambio Iónico

Descripción: Intercambiador de iones entre canjeo resina agua y el uso de un reactor de flujo mediante.

Aplicación: Eficaz para la eliminación de cationes como el calcio, el magnesio, Irom, amonio, y aniones tales como el nitrato

3.4. Química, coagulación y presipitación

Descripción: El uso de aluminio o de iones de ventas para promover la precipitación de fósforo, y la desestabilización  de las partículas coloidales de las aguas residuales regeneradas.

Aplicación: La formación de precipitaciones fósforos y mejorar la floculación para la eliminación de las partículas por sedimentación y filtración.

3.5. Tratamiento con Cal

Descripción: El uso del tiempo para precipitar de la solución de cationes y metales.

Aplicación: Formación de precipitados de fósforos y floculación para eliminación de las partículas por sedimentación y filtración.

3.6.Filtración por membrana

Descripción: Microfiltración, nanoflitración, y ultrafiltración.

Aplicación: La eliminación de partículas y de los microorganismos de agua.

 

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MBR para el tratamiento de aguas industriales: Comparativo de membranas

La tecnología de membranas es un campo que está en constante crecimiento, hecho que queda patente en el número de marcas comerciales que se ofrecen en el mercado. Actualmente existen en España empresas verdaderamente especializadas, tanto en su implantación como en su mantenimiento y explotación, estás han apostado y siguen apostando por la aplicación del sistema MBR (Birreactor de membranas para aguas industriales) en la industria Agoalimentaria con la utilización de membranas como Zenon, Koch, Toray, Novasep Orelis, Kubota o Alfa Laval. Cada una, con sus características, permiten obtener efluentes aptos ya sea para su vertido a colector, cauce, o su aprovechamiento posterior en reutilización..

A partir de 1960 se produjo una rápida expansión en la utilización de membranas en procesos de depuración de aguas residuales. Este hecho vino motivado tanto por la fabricación de membranas con elevada capacidad de obtención de flujos de permeado, así como por la fabricación de módulos compactos y económicos donde se disponía de grandes superficies de membranas filtrantes en menos espacio comparado con los métodos tradicionales.

El principio de las membranas de filtración es la separación física empleando membranas y un gradiente de presión para forzar el paso de componentes de una disolución a través de una membrana, para obtener una separación sobre la base del tamaño,  incluso de la carga molecular. El fundamento es un simple fenómeno de exclusión molecular, limitada por el tamaño de poro de las membranas filtrantes y  que funciona en diversos rangos en función del tamaño de sustancias a separar (microfiltración, ultrafiltración nanofiltración y ósmosis inversa). Con independencia del tipo de membrana a utilizar, el fluido a tratar se va a dividir en dos efluentes: “permeado”, o agua filtrada, y “concentrado” o “rechazo”, que se corresponde con el fluido concentrado que contiene las impurezas con mayor tamaño que el tamaño del poro limitante de la membrana.

La presión necesaria para forzar el paso a través de alguna membrana suele ser proporcional al tamaño de los poros, siendo necesario incrementar sustancialmente su magnitud a medida que el tamaño de éstos decrece. Entre ambos lados de la membrana se establece un diferencial de presión denominado “presión transmembrana” y que es utilizado como un parámetro importante asociado al rendimiento del proceso de membranas.

La tecnología de membrana, en principio, tenía limitado su uso y solamente se  empleaba como tratamiento de afino o terciario en el proceso convencional de depuración. Los factores principales que limitaron el desarrollo de la tecnología de membrana fueron el elevado coste de inversión y operación y un inadecuado conocimiento de las ventajas potenciales de las membranas en el tratamiento de las aguas residuales industriales.

Sin embargo, con los últimos desarrollos de una nueva generación de membranas de ultrafiltración y microfiltración, más productivas y menos costosas, junto con el endurecimiento de los requisitos de vertido hicieron que surgiera un nuevo concepto de tratamiento biológico: el biorreactor de membrana (MBR) como una modificación de los procesos convencionales de tratamiento biológicos donde se reemplazan los depósitos de decantación secundaria por unidades de membranas.

Los sistemas MBR para el tratamiento de aguas residuales industriales se pueden definir como una tecnología de depuración de aguas residuales que combina el proceso de degradación biológica, denominado “fangos activos”, con la separación sólido/líquido mediante la filtración con membranas. Dependiendo del tamaño del poro, el proceso de separación en la membrana se lleva a cabo mediante microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF) y determinará los compuestos que se separan en el reactor.

El empleo de sistemas de tratamiento MBR para la depuración de aguas industriales evita problemas propios de los sistemas convencionales de fangos activos relacionados con la decantación (flotación de fangos, presencia de bacterias filamentosas,…), permitiendo trabajar con altas concentraciones de licor mezcla (con MLSS entre 12-20 g/l). Este hecho supone que el modo de trabajo se realiza con edades de fangos elevadas que, como consecuencia, genera bajas producciones de fangos. Además, este sistema permite la posibilidad de reutilizar los vertidos ya depurados en distintas aplicaciones debido a las altas calidades que se obtienen de agua tratada y a los elevados niveles de desinfección.

MEMBRANAS DE APLICACIÓN EN PROCESOS MBR

La tecnología de membrana es un campo que está en constante crecimiento, hecho que queda patente en el número de marcas comerciales que se ofrecen en el mercado.

En los últimos 10 años la industria agroalimentaria ha utilizado la tecnología MBR con membranas tanto de micro como de ultrafiltración. Sectores tan dispares como industrias elaboradoras de zumos, bodegas, elaboradoras de prefritos ultracongelados, papeleras, industrias cárnicas, ultracongelados de verduras, productos precocinados,… son ejemplos para la utilización eficiente de este tipo de proceso con los diferentes tipos de membranas que en este post se describen. La tecnología  MBR para la industria ha conseguido buenos resultados en los efluentes obtenidos para que cumplan sobradamente con los parámetros de vertido exigidos por la legislación.

En la tabla siguiente se muestra una recopilación de varios aspectos técnicos de diferentes membranas comerciales de aplicación en sistemas de MBR para la industria agroalimentaria:

 

ZENON

KOCH

TORAY

NOVASEP ORELIS

KUBOTA

ALFA LAVAL

Nombre comercial

Zee Weed

Puron

TMR

Pleiade

Kubota Summerged Membrane Unit

MFM-100

Material

PVDF

PES

PVDF

PES, PVDF, Acrilonitrilo

PE Clorado

PVDF

Tamaño de poro (μm)

0,034

0,05

0,08

0,02

0,4

0,2

Configuración de proceso

Sumergida

Sumergida

Sumergida

Externa

Sumergida

Sumergida

Tipo de membrana

Fibra hueca reforzada

Fibra hueca

Placa Plana

Placa Plana

Placa Plana

Hoja  hueca

Tipo de filtración

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Fuera-Dentro

Retrolavado: Trabaja o no con ciclos de retrolavado

SI

SI

NO

NO

NO

NO

Recirculación de fango: precisa o no. Caudal recirculado en caso afirmativo.

4Q

SI

3Q

NO

NO

NO

Membrana de fibra hueca reforzada de Zenon

 

 Las membranas de ultrafiltración

Las membranas de ultrafiltración ZeeWeed (Zenon) son un tipo de una membrana sumergida de fibra hueca reforzada, con un tamaño de poro de 0,034 µm nominal, de funcionamiento “fuera-dentro”, y que actúa por succión suave de entre 0,1/ 0,5 bares máximo. Esta casa comercial ha puesto en el mercado un sistema innovador de aireación (LEAP Aeration Technology) de burbuja gruesa introducida por la parte inferior del módulo. Se caracteriza por una configuración de la línea de aire más sencilla, y con necesidades de aire menores, lo que implica menores consumos energéticos. El hecho de ser una membrana reforzada le hace ser una de las más resistentes, duraderas y flexibles disponibles, teniendo una vida útil de entre 8-10 años. El proceso MBR ZeeWeed, de carácter modular, opera a altos valores de MLSS en el reactor biológico (12-14 g/l, pudiendo llegar a los 20 g/l) frente a los 3.5-5g/l con los que trabaja un sistema convencional de fangos.

Membrana de fibra hueca de Koch (Puron)

Membrana de fibra hueca de Koch

Membrana de fibra hueca de Koch

Por su parte, las membranas de Koch (Puron), al igual que las de Zenon, son membranas de ultrafiltración (tamaño de poro de aproximadamente 0.05 µm) de fibra hueca sumergidas, que requieren el mismo espacio, es decir, aportan similares áreas superficiales de trabajo. El extremo inferior de la fibra de la membrana está fijado a un colector mientras que el extremo superior está sellado individualmente con libertad para moverse lateralmente. Para mantener la velocidad de filtración se requiere limpieza con aire a presión a intervalos regulares a través de una boquilla de aire integrada en el centro de cada haz.

Membrana plana de Toray

Por otro lado, y también como membrana de ultrafiltración sumergible, aunque de lámina plana (con configuración en módulos) con una capa de soporte de PET no tejida, se encuentran las membranas de TORAY (Serie TMR), con tamaño de poro nominal de 0,08 µm. En la parte inferior de la estructura modular se encuentra la zona de aireación, consistente en difusores de aire que suministran el aire necesario para evitar acumulaciones de suciedad sobre las membranas.

membranas de TORAY

membranas de TORAY

Estas membranas funcionan por aspiración, según el principio afuera/adentro. Al ser el material de la membrana de PVD se asegura una elevada resistencia ante la utilización de cloro durante las limpiezas.

Membrana plana de Novasep Orelis

Membrana plana de Novasep Orelis

Membrana plana de Novasep Orelis

Se trata de membranas planas de ultrafiltración externas, es decir, su ubicación no es sumergida en ningún tanque. Por lo tanto, es factible la identificación visual del permeado de cada membrana a través de los diferentes colectores de permeado situados en la parte inferior de cada placa.

Estas membranas son capaces de operar con concentraciones de fangos en el reactor biológico de 8 a 20 mg/l, teniendo en condiciones normales de trabajo, presiones trans-membrana (TMP) por debajo de 2 bar (a 25ºC).

Estas membranas tienen larga vida, obteniéndose altos rendimientos en el agua permeada. Disponen de válvulas de cierre individuales para cada placa pudiendo de esta forma aislar individualmente las placas de cara a operaciones de mantenimiento y/o limpieza sin detener la producción.

Membrana MBR para el tratamiento de aguas industriales plana de Kubota

Las membranas planas sumergidas de microfiltración comercializadas por KUBOTA también son utilizadas en sistemas MBR para el tratamientos de aguas industriales. Su configuración es en cassettes, estando conectadas las placas por colectores transparentes por la parte superior. Bajo los cassettes se dispone una parrilla de difusores que, mediante un flujo turbulento, evitan la deposición de fangos sobre las placas. Las membranas están hechas de polietileno clorado con un tamaño de poro nominal de 0.4μm. El agua a tratar se filtra a través de las láminas de membrana y los espaciadores internos por efecto de succión, saliendo a través de los conductos superiores, con presiones transmembrana entre 0.05-0.15 bar. No precisan retrolavados, trabajan por gravedad, las placas son de fácil reposición y alta durabilidad, no existiendo fricción entre las membranas.

Con estas membranas existe la posibilidad de disponer los cassettes no solo alineados sino apilables en 2 pisos. La vida útil de estas membranas se encuentra en torno a los 10 años en condiciones de trabajo adecuadas.

Membrana  MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Membrana  MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Membrana MBR para el tratamiento de aguas industriales de hoja hueca de Alfa

Como sistema híbrido de las configuraciones anteriores, ALFA LAVAL comercializa membranas sumergidas de aplicación a sistemas MBR (MFM-100), combinando tanto la tecnología de las membranas de fibra hueca como las planas, creando unas membranas de hoja hueca en PVDF (muy resistente a ácidos, sustancias causticas y procesos de oxidación) de microfiltración (tamaño de poro de 0.20µm). La operación de filtrado se realiza gracias a una diferencia de presión entre el reactor biológico, donde se encuentran ubicadas las membranas, y el tanque de permeado, permitiendo trabajar con concentraciones de licor mezcla de 16 g/l de sólidos en suspensión. En cuanto al funcionamiento de este tipo de membranas, realiza ciclos de filtración/relajación, obteniéndose el permeado en toda la superficie de la membrana. Al igual que las membranas de Kubota, permite su diseño apilable. Opera con una TMP excepcionalmente baja en toda la superficie de la membrana (entre 0.01-0.03 bar), reduciendo de este modo el ensuciamiento. No precisa retrolavados en continuo, las placas son de fácil reposición, no existiendo fricción entre las membranas.

Empresas reconocidas del sector del agua han apostado desde sus inicios por la implantación, explotación y mantenimiento de la tecnología de membranas en numerosos sectores industriales.

Actualmente existen en el mercado  diversas posibilidades. Todas ellas pueden ser válidas y aplicables en cualquier sector, sin embargo, es imprescindible un diseño adecuado del proceso de depuración de aguas residuales industriales y de los equipos periféricos a las membranas, así como un correcto criterio de explotación, fruto de la experiencia, para poder implantar y optimizar el funcionamiento de esta tecnología. En ocasiones, es recomendable para establecer estos criterios de diseño de planta y de operación de las membranas, contar con un estudio a nivel de planta piloto.

En este sentido, empresas especializadas en tratamientos de aguas residuales industriales, como es el caso AEMA, en los últimos años han acumulado el conocimiento y experiencia necesaria para llevar a cabo de la mejor manera la implantación y posterior explotación de cualquier tipo de membrana., en sectores tan diversos cómo:

  • Tratamientos de aguas para la Industria Láctea.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Cárnica.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Conservera.
  • Tratamientos de aguas para la industria del Vino.
  • Tratamientos de aguas para la Industria Papelera.

 

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Tecnología MBR para Reutilización de Agua Depurada en Riego de Zonas Verdes

aguas-industrialesLa sociedad de hoy día está cada vez más concienciada respecto a la escasez de uno de nuestros bienes más preciados: el agua y, más concretamente, el agua dulce. En vista de ello, la Administración dirige sus esfuerzos hacia la minimización en su gasto, su depuración para la reutilización cuando sea posible, y para su vertido sin perjuicios para el cauce receptor en todo caso. En este sentido, surge el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. En él se establecen las normas mínimas de calidad que debe cumplir un agua depurada para poder ser reutilizada según el uso al que se vaya a destinar. Se regulan parámetros físico/químicos y parámetros microbiológicos, básicamente: nematodos intestinales, Escherichia coli, sólidos en suspensión, turbidez y, en algunos casos además puede regularse Legionella spp, Salmonella spp y otros contaminantes específicos según el uso.

Los biorreactores de membrana comúnmente llamados M.B.R. (Membrane BioReactor), proceso que consiste en un reactor biológico con biomasa suspendida y una unidad de membranas para la filtración del licor mezcla, están encontrando su sitio en el mercado y desplazando a los procesos convencionales de fangos activados. Entre sus principales causas de éxito se encuentra la capacidad para eliminar bacterias y virus del agua residual, además de sus funciones principales de eliminación biológica de la materia orgánica y separación física de las fases sólidas y líquidas. Es por ello que los sistemas M.B.R. se presentan como un tratamiento compacto y completo para proveer un agua tratada de gran calidad apta para su reutilización.

Precisamente, las últimas investigaciones se centran en la capacidad de desinfección de los sistemas MBR. y en los parámetros que la afectan.

En este sentido, la tecnología M.B.R. destaca por su capacidad de obtención de un efluente de gran calidad. La elevada capacidad de los sistemas MBR. en cuanto a eliminación biológica de materia orgánica y separación de las fases sólida / líquida queda demostrada en las múltiples experiencias existentes en todo el mundo: este sistema ha mostrado rendimientos muy superiores a las tecnologías más convencionales en la eliminación de materia orgánica, así como en la retención de sólidos, consiguiendo efluentes con una calidad muy superior en lo que a parámetros físico/químicos se refiere. La empresa AEMA cuenta con numerosas plantas de tratamiento de aguas residuales implantadas con tecnología M.B.R. que consiguen rendimientos superiores a sus homólogas con tecnología de fangos activados.

Pero además de estas cualidades, esta tecnología ha demostrado su capacidad para producir efluentes con elevada calidad también en cuanto a parámetros microbiológicos. De este modo, la demanda de agentes desinfectantes se elimina o, cuando menos, se reduce, con lo que la producción de subproductos nocivos provenientes de la desinfección con agentes desinfectantes es minimizada (por ejemplo, cloroaminas…).

AGUAS RESIDUALES DE ZUMOS

MBR