En el ámbito del tratamiento de aguas residuales, los biorreactores de membrana han surgido como una innovadora solución para abordar los desafíos ambientales y garantizar un proceso de purificación eficiente. Estos sistemas avanzados combinan la acción biológica de los biorreactores con la efectividad de las membranas para lograr una depuración de aguas residuales altamente efectiva.
La tecnología de biorreactor de membrana ofrece ventajas clave en términos de eficiencia, ahorro de espacio y reducción de costos, además de contribuir significativamente a la protección del medio ambiente y la conservación del recurso hídrico. Es fundamental conocer más acerca de esta revolucionaria tecnología y su papel fundamental en el tratamiento de aguas residuales para enfrentar los desafíos del manejo responsable de aguas residuales en la actualidad.
En este artículo, te explicaremos más acerca sobre qué son los biorreactores de membrana en las aguas residuales, sus principales características y cómo se han convertido en una herramienta fundamental para promover la sostenibilidad. ¡Continúa leyendo!
Tabla de Contenidos
¿Qué es un biorreactor de membrana?
Un biorreactor de membrana (MBR) es un proceso que combina una unidad de membrana de microfiltración o ultrafiltración con un biorreactor de crecimiento suspendido, y que en la actualidad se utiliza ampliamente en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) tanto municipales como industriales.
- Biorreactor
En un proceso de tratamiento de aguas residuales, un biorreactor es una cámara diseñada de forma específica para mantener un entorno biológicamente activo, es decir, donde las bacterias y los protozoos (la denominada biomasa) pueden crecer y consumir algunas (o todas) las sustancias contenidas en el agua residual bruta.
Estas pueden ser aeróbicas (para eliminar la materia orgánica y oxidar el amoníaco a nitrato), anóxicas (para eliminar el nitrógeno de los nitratos a gas nitrógeno) o anaeróbicas (para eliminar la materia orgánica), dependiendo de la presencia de oxígeno y nitratos o de su ausencia.
Por lo general, las membranas se instalan después de los biorreactores aerobios o anaerobios (respectivamente, los procesos MBBR y MBR). Existen tres tipos de biorreactores, y a continuación te explicaremos brevemente cada uno de estos:
- Biorreactores de crecimiento en suspensión: en los que la biomasa crece formando flóculos.
- Biorreactores de crecimiento adherido (o biopelícula): en los que la biomasa crece adherida a los soportes.
- Biorreactores híbridos: combinan el crecimiento suspendido y el adherido.
Normalmente, los biorreactores de crecimiento suspendido son los que se utilizan en los procesos MBR. Si se diseñan de forma adecuada, también pueden utilizarse biorreactores híbridos.
- Membranas
En el proceso MBR, las membranas actúan como un dispositivo de separación sólido-líquido, manteniendo la biomasa dentro del biorreactor antes de verter el efluente tratado a la naturaleza. En esencia, ocupan el lugar de los clarificadores utilizados en el proceso convencional de lodos activados (CAS). En las aplicaciones MBR pueden utilizarse tanto membranas de microfiltración (MF) como de ultrafiltración (UF).
Por lo general, las membranas de UF son la opción preferida por sus características de separación superiores (por lo que también pueden eliminar algunos coloides y virus) y su menor tendencia al ensuciamiento (debido al menor tamaño de los poros, tienen un menor riesgo de obstrucción de los mismos). Existen tres tipos de geometrías de membrana para los MBR:
- Fibra hueca (HF)
- Hoja plana (FS)
- Tubular (o multitubular, MT)
Otras configuraciones, como la enrollada en espiral (SW), no son adecuadas para aplicaciones MBR debido a su sensibilidad al contenido de sólidos en suspensión.
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¿Cómo funciona un biorreactor de membrana en los procesos de tratamiento de aguas residuales?
La función crucial de las membranas es separar los sólidos de un líquido. En las instalaciones de lodos activados, esto se consigue de forma tradicional mediante clarificadores secundarios. Los biorreactores de membrana para el tratamiento de aguas residuales son una combinación de un método de tratamiento biológico de crecimiento en suspensión, normalmente lodos activados, membranas de microfiltración (MF) o ultrafiltración (UF) de baja presión.
Las membranas se utilizan para realizar la función crítica de separación sólido-líquido. En las instalaciones de lodos activados, esto se consigue utilizando clarificadores secundarios y terciarios junto con filtración terciaria. Los dos tipos generales de sistemas MBR son los de vacío (o por gravedad) y los de presión.
Los sistemas de vacío o gravedad son sumergidos y por lo general emplean membranas de fibra hueca o de lámina plana instaladas en los biorreactores o en un tanque de membranas posteriores. Los sistemas accionados por presión son sistemas de cartucho en tubería situados externamente al biorreactor.
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¿Cuál es la diferencia entre el proceso MBBR y MBR?
El biorreactor de membrana (MBR) es un proceso utilizado para la separación de las fases sólida y líquida mediante el uso de membranas como la microfiltración o la ultrafiltración. Por otro lado, el biorreactor de lecho móvil (MBBR) utiliza miles de portadores de biopelículas que funcionan en un movimiento mixto con una instalación que contiene aguas residuales aireadas.
La tecnología MBR (biorreactor de membrana) se desarrolló inicialmente a finales de los años sesenta y cobró impulso a principios de los noventa. Esta tecnología se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas residuales. Es una combinación de un proceso de membrana como la microfiltración o la ultrafiltración con un biorreactor de crecimiento suspendido.
La tecnología de membranas utiliza el tratamiento de lodos activados combinado con la separación de los lodos mediante membranas de micro o ultrafiltración. El tamaño de los poros de estas membranas oscila entre 10 nm y 0.5 µm. Estos poros ayudan a producir un efluente libre de partículas. También puede funcionar con las concentraciones de lodos más altas, que suelen ser de hasta 20 g/L.
Estos sistemas también pueden utilizarse en combinación con un sistema convencional de lodos activados o como sistema híbrido. Los reactores también suelen estar equipados con boquillas de pulverización especiales que ayudan a evitar la formación de espuma. A continuación te presentamos las principales características del proceso MBR Y MBBR:
- Robusto
- Eficiente
- Compacto
- Rentable
- Flexible
- Fácil manejo
Por tanto, ambos utilizan tecnologías diferentes para los procesos de filtración. Algunas de las diferencias se enumeran a continuación:
| MBR | MBBR | |
| Forma completa | Biorreactor de membrana. | Reactor de biopelícula de lecho móvil. |
| Definición | Se utiliza una combinación de membranas para la separación y retención de sólidos. | La biopelícula que crece en la superficie del soporte móvil se utiliza para el tratamiento del agua. |
| Operación | Complicado | Fácil |
| Costo de personal | Alto | Bajo |
| Costo de los materiales | Alto | Bajo |
| Aplicación | Tratamiento biológico de aguas residuales, reciclado de aguas residuales, mejora de plantas de tratamiento de aguas residuales: ampliación de la capacidad, mejora de las instalaciones dentro de la zona de la planta existente para cumplir límites de vertido más estrictos. | Plantas de alimentos y bebidas, acerías, refinerías de petróleo, petroquímicas, plantas químicas, papeleras y cualquier industria que requiera tratamiento de aguas residuales para la eliminación de DBO, nitrificación y desnitrificación. |
¡Ya sabes qué son los biorreactores de membrana! Como ves, los biorreactores de membrana han demostrado ser una herramienta clave en la preservación del medio ambiente y la mejora de la calidad del agua, demostrando su papel fundamental en el futuro de la sostenibilidad en el tratamiento de aguas residuales. ¡Prepárate para seguir explorando e implementando esta tecnología innovadora y su contribución al cuidado de nuestro planeta!
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