MBR Operación y mantenimiento

Cabe tener presente que un biorreactor de membrana es un tipo especial de reactor biológico que presenta una serie de particularidades que le confieren una serie de ventajas pero que en su interior se mantiene una biomasa responsable de la degradación de la materia orgánica presente en las aguas residuales.  Procede efectuar un programa de control sobre diversos parámetros operativos para monitorizar el estado de los procesos biológicos y físico-químicos que suceden en la planta y, con ello, operarla para mantener los procesos funcionales frente a las condiciones cambiantes de entrada a tratamiento.

Durante la operación los parámetrios operativos a monitorizar son:

• Reactor biológico: oxígeno disuelto, sólidos suspendidos en el licor mezcla, permeabilidad del licor mezcla frente a filtro de papel, pH, conductividad, temperatura…
• Permeado: temperatura, pH, turbidez, DQO, nitrógeno…
• Tanque de membrana: presión transmembrana, caudal de recirculación, caudal de permeado, sólidos suspendidos totales en el tanque de membrana…

La presión transmembrana debe ser monitorizada como indicador del posible grado de ensuciamiento de forma que permite identificar la necesidad de realizar una operación de limpieza y determinar el grado de efectividad de ésta.

Durante el uso de la membrana se producirá, con el tiempo, una paulatina acumulación de sustancias (orgánicas e inorgánicas) y de microorganismos sobre su superficie y en los canales de los capilares. Por ello, resulta necesario efectuar de forma regular una serie de operaciones para minimizar el ensuciamiento y retirar las sustancias adheridas. Una reducción en la eficiencia de la membrana puede deberse a causas diversas. En este sentido, podemos distinguir dos tipos de causas que afectan a la eficiencia de la membrana:

• Degradación de la membrana: La degradación es un cambio irreversible en la eficiencia de la membrana a causa de un cambio físico en la propia membrana de forma que se require la sustitución de la misma.
• Ensuciamiento de la membrana: el ensuciamiento provoca un cambio temporal en la eficiencia de la membrana a causa de la acumulación de sustancias adheridas a la superficie de la membrana o bien en el interior de los poros incluyendo fenómenos de obturación de los canales de flujo así como la formación de precipitados de sales insoluble sobre la membrana. En estos caso, el rendimiento de la membrana puede recuperarse frecuentemente por medio de actuaciones de limpieza.

El ensuciamiento de las membranas se puede minimizar a través de diversas medidas: reducción del flujo de diseño, promover la turbulencia en el tanque de membranas, aplicar una cortina de burbujas de aire para barrer de forma continua las membranas, etc. La limpieza de membranas incluye los contralavados intermitentes y la aplicación con cierta frecuencia de lavados químicos de mantenimiento. Así, los métodos de limpieza de las membranas de fibra hueca incluye: barrido por burbujas, contralavado, contralavado a alta presión y contralavado químico. En función del objetivo perseguido podemos considerar:

• Limpieza preventiva
• Limpieza de mantenimiento
• Limpieza de recuperación

Tipos de limpieza

Limpieza física: incluye, básicamente, contralavados y barrido por aire usados de forma independiente o en combinación.

Limpieza química: a medida que la filtración continua en el tiempo, algunas sustancias no son eliminadas con la limpieza física y se acumulan en la superficie de la membrana o en los poros. En tal caso, se emplea la limpieza con soluciones de agentes químicos para lograr eliminar las sustancias adheridas y recuperar el rendimiento de la membrana. Así, cuando la presión transmembrana se eleva por encima de una consigna en operación normal, se lanza un ciclo de lavado empleando agentes oxidantes como hipoclorito sódico para retirar suciedad de carácter orgánico. Cuando esta medida no resulta suficientemente eficaz se puede emplear ácidos tales como ácido oxálico, cítrico, etc. o sustancias alcalinas como hidróxido sódico. Es importante considerar la causa del ensuciamiento y la resistencia química de las membranas para seleccionar el tipo de solución de limpieza a emplear y los tiempos de contacto. Estas operaciones de limpieza suelen hacerse empleando un sistema CIP.