La tecnología de membranas MBR revoluciona el tratamiento de las aguas residuales
El empleo de las membranas sumergidas para la construcción de reactores biológicos ha experimentado en los últimos años un gran avance que ha permitido modificar radicalmente la concepción que hasta ahora se tenía de las plantas tradicionales del tratamiento de aguas residuales. Estaciones Depuradoras S.A. presenta esta revolucionaria tecnología con su línea de depuradoras de aguas residuales con tecnología de membranas MBR.
La tecnología de membranas para la depuración de aguas residuales se basa básicamente en la existencia de dos tipos de membranas sumergidas: membrana de fibra hueca y membrana plana. El empleo de cassette de membrana de uno u otro tipo de membrana permite obtener una gran calidad del permeado. Así, no es necesario instalar un decantador después del reactor biológico, ya que se obtiene un agua libre de sólidos en suspensión que, a su vez, pueden reutilizarse directamente.
El reactor biológico opera a altas concentraciones de fangos. Su volumen es de 3 a 10 veces menor que el reactor que se precisa en una planta tradicional de fangos activados, SBR, etc. Como resultado de la elevada concentración bacteriana en el reactor, se produce un volumen menor de fangos. Asimismo, la separación del tiempo de retención hidráulico y el tiempo de retención de fangos posibilitan alcanzar elevadas edades de fangos. El proceso MBR se define por su bajo consumo energético: sólo entre 0,1 y 0,3 kWh por metro cúbico de agua tratada.
La membrana de fibra hueca tiene un tamizado de menos de 1 mm, lo que supone un elevado riesgo de atascamiento. Su proceso de filtración se realiza sólo mediante succión y su desgaste mecánico se define por el elevado rozamiento entre las fibras y un contralavado a alta presión y caudal. El control de fouling en membranas de fibra hueca se realiza por aireación y necesita contravados. Asimismo, la limpieza debe efectuarse con mayor frecuencia y, ocasionalmente, proceder al vaciado ocasional del tanque de membranas. La reparación y detección de roturas de membranas resulta, en este caso, compleja.
Por contra, el tamizado de la membrana plana es superior a los 3 mm. Su filtración se realiza por succión o gravedad y, por lo que concierne al desgaste mecánico, la separación de placas se desarrolla sin rozamiento y no necesita contralavado. El control de fouling puede realizarse por aireación o aspiración intermitente, la limpieza química es de baja frecuencia y duración, y la rotura de membranas se detecta rápidamente y su cambio se realiza fácilmente.
La membrana plana permite la formación de la biopelícula sobre su superficie y, mediante el control de su crecimiento, se obtiene un mayor rendimiento del reactor. Las placas son colocadas en un cassette, en el que a su vez se incorporan unos tubos difusores de aire burbuja gruesa en la parte inferior. Estas placas permiten que el aire ascendente arrastre el fango activado que, al frotar en la superficie de la membrana, arrastra las sustancias que forman el biofouling. El agua atraviesa la membrana, mientras la biomasa permanece en el reactor. El agua obtenida es de gran calidad, libre de virus, bacterias y sólidos, por lo que puede ser reutilizada, tal y como regula el Real Decreto 4620/2007 de 7 de diciembre de aguas regeneradas.
La selección del número de membranas y cassettes para una instalación depuradora dependerá del tipo de agua residual (industrial o municipal), la temperatura de trabajo y la concentración de fango. Así, las aguas residuales industriales precisarán siempre de un pilotaje para observar la eficacia (flujo de permeación) que es más aconsejable. Por su parte, las aguas residuales municipales, siempre que su mayor proporción sea de origen doméstico, se puede basar en valores medios de 20 ó 25 litros por metro cuadrado y hora, y de 50 litros por metro cuadrado y hora como valor máximo. Estos valores determinarán el número de cassettes a instalar. La obtención del permeado se puede reducir si, previo al reactor, se instala un tanque de homogeneización que permita laminar los caudales punta que entran a la planta.
El funcionamiento de las membranas planas requiere que la soplante de aireación se encuentre en marcha para facilitar la limpieza de la superficie de cada placa. Con este sistema, Estaciones Depuradoras evita tener que hacer lavados a contracorriente. Este tipo de membranas planas deben trabajar a una presión transmembrana inferior a los 0,2 bar, por lo que se puede diseñar el sistema de aspiración por gravedad aprovechando la presión hidrostática de columna de agua de 1 a 1,5 metros por encima de los módulos de membrana. Cuando se trabaja por aspiración mediante un sistema de bombeo, la PTM no puede superar los 0,2 bar. Si esta presión es superior, la membrana no trabaja correctamente, lo que, en la mayoría de los casos, significa que es necesario realizar una limpieza química de las membranas.
La limpieza química de las membranas planas se debe realizar al menos una vez cada seis meses y, en aguas difíciles, cuando la presión transmembrana supere el valor de 0,2 bar. El proceso de limpieza se lleva a cabo in situ, sin necesidad de extraer ningún elemento del tanque MBR. Se trata de una operación rápida y simple, si se compara con otras tecnologías. Para eliminar las deposiciones orgánicas que se concentran en los microporos de la membrana, Estaciones Depuradoras recomienda utilizar una solución diluida de lejía (1 litro de lejía en 20 litros de agua limpia, de los que utilizaremos unos 3 litros de disolución) por cada membrana de un metro cuadrado. El calcio, el hierro, el aluminio y otros minerales presentes en el icor mezcla del reactor pueden producir una colmatación de las membranas. Con el fin de eliminar este tipo de incrustaciones se propone una limpieza química con ácido oxálico o cítrico. En aguas difíciles o con contenidos grasos puede ser necesario el empleo de otros productos de limpieza para recuperar la permeabilidad de la membrana.
