Criterios de diseño de un MBR

El diseño de una planta MBR implica un elevado conocimiento para considerar e integrar diferentes elementos interrelacionados: los requisitos de calidad de efluente, las características propias de la industria o municipalidad generadora de las aguas residuales, los procesos biológicos, los procesos de ultrafiltración y diseño de equipos e instalaciones.

MBR conceptos de interés:

• Flujo de permeado (flux): Caudal de permeado por unidad de superficie de membrana (m3/(m2·d) -> m/d)
• Presión transmembranar TMP (Trans Membrane Pressure): Presión requerida para obtener agua filtrada.
• Demanda específica de aire en relación a la superficie de membrana (SADm): corresponde al caudal de aire de barrido por unidad de superficie de membrana.

La implementación de un pretratamiento adecuado es importante para un MBR con objeto de asegurar una adecuada protección de las membranas frente a daños físicos, minimizar su ensuciamiento y reducir las necesidades de limpieza.

El pretratamiento del vertido consiste en la inclusión de algunas de los siguientes pasos: desbaste, tamizado, desarenado, desengrase, homogeneización de cargas, ecualización de caudales y ajuste de pH.

• El tamizado fino debe ser capaz de retener fibras, por lo que es preferible emplear chapa perforada con un paso entre 2mm – 5mm.
• Si el influente presenta una concentración de grasas y aceites superior a 100 mg/L, una etapa de desengrase debería considerarse para evitar que cubran la superficie de la membrana.
• La ecualización de caudales ha de ser considerada en los sistemas MBR. En plantas con un caudal punta superior a 2,5 veces el medio diario, debería incluirse un depósito pulmón o una superficie de membrana en reserva para asumir los picos.
• Una etapa de neutralización de pH resulta necesaria en gran parte de las plantas de tratamiento de vertidos industriales.

• La carga másica (o relación alimento/Microorganismo F/M) de los reactors MBR no debería ser mayor de 0,1 en planta con nitrificación y 0,3 para plantas sin requisitos de nitrificación.
• La concentración del biomasa en el licor mezcla MLSS se contempla entre 4,000 mg/L y 10,000 mg/L.
• La edad del fango SRT: 10-20 días
• La concentración de SS en el tanque de membranas no debería superar 15000 mg/L.
• El ratio de recirculación al reactor desde un tanque de membranas se encuentra entre 200% y 400% del caudal influente a planta. La bomba de recirculación debe disponer de los dispositivos que permitan el ajuste del caudal de recirculación.

Una unidad complete de ultrafiltración para depuradoras MBR requiere la inclusion de diversos elementos que deben ser dimensionados adecuadamente para alcanzar un funcionamiento eficiente de las membranas. Los elementos principales a considerer en una unidad de ultrafiltración son:

• Cassettes de membranas: constituye el elemento principal de la unidad de ultrafiltración donde se llevará a cabo la separación sólido-líquido dando lugar al efluente final.
• Sistema de barrido por aire: tiene la importante mision de mantener las membranas limpias y, de esta forma, contribuir al mantenimiento de flujos espables y minimizar los tiempos de parada por limpieza. Se debe seleccionar el sistema soplante adecuado.
• Sistema de limpieza CIP: para efectuar las limpiezas químicas preventivas y, en su caso, de recuperación de la funcionalidad de la membranas.
• Bombas: bombas de ultrafiltración, bombas de recirculación, bomba de drenaje, etc.
• Conductos y válvulas.
• Depósitos: tanques de membranas, tanque de lodos, tanque de permeado.
• Equipos de control y regulación: automata, caudalímetros, sensores de presión, de pH,  de nivel, etc.
• Sistema de desgasificación

Otras cuestiones a considerar para facilitar la operación y mantenimiento:

• Diseñar sistemas que permitan una fácil extracción de las membranas para posibles operaciones de recuperación, sustitución etc. considerando el peso húmedo de las membranas y un peso extra de sólidos acumulados sobre la superficie.
• Diseñar el proceso MBR de forma que para tratar el caudal medio diario pueda mantenerse un tren en stand-by o, en su caso, fuera de servicio.
• Incluir de medios para vaciar completamente los tanques de membrana.
• Considerar las condiciones de accesibilidad de los equipos frente a operaciones de mantenimiento.