¿Qué es un biorreactor de membrana (MBR)?

A. NoBiorreactor de membrana (MBR)es una tecnología avanzada de integración de procesos que combina el tratamiento biológico convencional de aguas residuales (el "biorreactor") con la filtración selectiva por membrana.A diferencia de los procesos tradicionales de lodo activado que dependen de clarificadores de gravedad secundaria para separar el agua limpia de la biomasa, un MBR utiliza barreras físicas precisasUltrafiltración (UF)o bienmicrofiltración (MF)Se trata de un proceso de separación de los fluidos sólidos por membranas.

Al sustituir el clarificador por gravedad por una barrera de membrana impermeable, los MBR permiten la retención completa de microorganismos dentro del biorreactor, independientemente de las características de sedimentación.Esto da como resultado una concentración excepcionalmente alta de sólidos en suspensión en líquido mezclado (MLSS)., reducida significativamente la huella de los reactores y la calidad de los efluentes adecuada para la reutilización de aguas industriales de alta calidad.

Los ingenieros especifican los sistemas MBR basados en la colocación de los módulos de membrana en relación con el reactor biológico:

Los módulos de membrana se colocan directamente dentro del tanque biológico aeróbico (o en un tanque de membrana dedicado).

• Mecanismo:La succión al vacío arrastra el agua tratada (permea) a través de las membranas mientras que los sólidos biológicos (lodo) permanecen en el tanque.

• Ventaja de ingeniería:Consumo de energía más bajo debido al uso de aireación de burbujas gruesas tanto para oxigenar la biomasa como para fregar las superficies de la membrana (escubrimiento).

Los módulos de membrana están situados en el exterior del biorreactor.

• Mecanismo:Una bomba hace circular el líquido mezclado del reactor biológico a través de unidades de membrana impulsadas por presión externa.

• Ventaja de ingeniería:Las altas tasas de flujo de membrana y el acceso más fácil al mantenimiento, ya que los módulos de membrana no están físicamente limitados por el tanque de aireación.que conduce a una demanda de energía significativamente mayor.

La principal restricción operativa en la ingeniería MBR escontaminación de la membrana, donde los sólidos biológicos, las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) y los coloides se acumulan en o dentro de los poros de la membrana, reduciendo el flujo de permeación ($J$, expresado en $text{L/m}^2cdottext{h}$).

Los ingenieros mitigan la contaminación a través de:

• Limpieza del aire:La aireación de burbujas gruesas de alto volumen crea tensión de cizallamiento en la superficie de la membrana para desalojar los sólidos acumulados.

• Pulso de retroceso:Revertir periódicamente el flujo de permeabilidad a través de la membrana para expulsar las partículas atrapadas de los poros.

• Limpieza química (CIP):Lavado programado con cloro o ácido cítrico para disolver las capas de incrustación orgánica e inorgánica irreversibles.

• Reutilización de agua de alta pureza:Transformación de aguas residuales municipales o industriales en agua de proceso de alta calidad para calderas, torres de refrigeración o riego, reduciendo significativamente los costes de extracción de agua dulce.

• Aguas residuales industriales de alta resistencia:Tratamiento eficiente de efluentes industriales complejos y de alta COD procedentes de las industrias de alimentos, bebidas y textiles, donde la sedimentación convencional se ve inhibida por microorganismos de crecimiento lento o filamentosos.

• Sistemas descentralizados compactos:Proporcionar un tratamiento de alto rendimiento para instalaciones remotas, centros turísticos o sitios industriales donde la disponibilidad de bienes raíces para construcción está severamente restringida.

Los sistemas MBR requieren materiales robustos e ingeniería de precisión para sobrevivir a ambientes duros y corrosivos:

• Medios de membrana:Comúnmente fabricados a partir de polímeros de alta resistencia a la tracción comoPVDF (fluoruro de polivinilideno)o bienPES (sulfona de poliéter), diseñado para la resistencia química durante los ciclos de retroimpulso y CIP.

• Materiales para buques:En el caso de las instalaciones industriales de MBR a gran escala,Cristales fundidos en acero (GFS)Los tanques GFS combinan la inmensa resistencia a la tracción estructural de los paneles de acero atornillado con una resistencia a la tracción aplicada en fábrica,Revestimiento inerte de vidrio-sílice resistente a sustancias químicas agresivasEsto crea un sistema muy duradero adecuado para décadas de funcionamiento continuo.

• Cumplimiento normativo:Los diseños de ingeniería deben seguir estrictamente las normas municipales e industriales internacionales para la descarga de efluentes (por ejemplo, la Directiva marco de la UE sobre el agua o las directrices de la EPA de los EE.UU.),que requieren una instrumentación precisa para la turbidez, TOC y monitoreo de nutrientes.

¿Está diseñando un sistema MBR para un nuevo proyecto de reutilización de agua, o necesita ayuda para calcular la superficie de la membrana y las velocidades de flujo requeridas para una carga de efluentes específica?