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El control del ensuciamiento supone un ahorro de gastos de gestión

El control del ensuciamiento de membranas supone un ahorro de gastos de gestión

| 31 mayo 2017

Xavier Bernat Camí Cabeza director técnico en Cetaqua, conoce la naturaleza de las membranas y sus mecanismos a la perfección, y nos dibuja un fiel retrato en una charla a primera hora de la tarde. Según el, una membrana es como una muralla, que se abre o cierra según quién pasee por sus alrededores. En lo que a aguas se refiere, el objetivo es retener componentes, y cuando estos se acumulan, hablamos de ensuciamiento.  

 

Ensuciamiento, ¿qué es?

También denominado fouling, es la acumulación de componentes sobre la superficie de la membrana y/o en el interior de sus poros. Se trata de un fenómeno intrínseco de la operación de la membrana.

 

Tengo entendido que hay varios tipos de ensuciamiento, ¿cuáles son?

Desde el punto de vista fisicoquímico, los más comunes son el particular y coloidal, el inorgánico, el orgánico y el biológico.

 

El ensuciamiento particular y coloidal se forma por material particular y coloidal retenido en la membrana, ¿no es así?

Veo que es usted muy observador. Estas partículas pueden ser orgánicas o inorgánicas, y a pesar de que la mayoría se eliminan en el pretratamiento anterior, pueden aparecer en la unidad de membranas provocando el ensuciamiento.

 

Me ha mencionado el ensuciamiento inorgánico, ¿qué tipo de compuestos lo forman?

Depende de la precipitación de sales inorgánicas. Si la concentración de los iones de sal tiene lugar en las cercanías de la membrana y supera su producto de solubilidad, entonces habrá precipitación. Para evitarlo, hay que tener en cuenta la concentración de iones en el agua de entrada, en la capa adyacente y el Kps de la sal.

 

 

Bien, por esta regla de tres, el ensuciamiento orgánico lo forman los componentes de naturaleza orgánica retenidos en la membrana.

Efectivamente. Biopolímeros, polisacáridos, ácidos húmicos y fúlvicos o aldehídos, por ejemplo. Su peso molecular, su carácter hidrofóbico y la afinidad, funcionalidad y conformación de la membrana determinan su propensión a este fenómeno. El bioensuciamiento es el último de los tipos... Sí. Se origina por la colonización de la membrana por parte de microorganismos (bacterias, hongos, levadura, etc.) que se acumulan por agregación o por crecimiento. Su proliferación, junto con la acumulación de polisacáridos extracelulares (SPE) que excretan, da lugar a biofilmes y, por lo tanto, a bioensuciamiento.

 

Bien, sabemos qué son y los cuatro tipos de ensuciamientos. Sin embargo, ¿de qué manera el material es acumulado en la membrana?

Los mecanismos son varios. El constreñimiento o bloqueo de poro (pore blocking) es el sistema de retención o adsorción de los poros en el caso de partículas y coloides más pequeños que el tamaño de la membrana. En cambio, los más grandes quedan retenidos por la formación de una capa o cake, que a la vez actúa de filtro para los más pequeños.

 

Veo que el mecanismo varía en función del tamaño de la materia. ¿Y en el caso de los iones metálicos?

Los iones metálicos pueden ser retenidos por mecanismos de carga membrana-ion aunque pueden ocasionar procesos de precipitación en los que también influirá el tamaño. En este caso, el sistema de eliminación podrá ser, de nuevo, por constreñimiento del poro o formación de torta. En menor medida, los iones pueden ser retenidos gracias a su complejación con la materia orgánica que es retenida por la membrana.

 

¿Qué consecuencias puede tener la acumulación de partículas en la membrana, Xavier?

Básicamente, provocará una resistencia adicional a la permeación de la disolución a través de la membrana, es decir, será menos permeable. Por tanto, provocará una disminución del flujo de permeado en los casos en los que se opera a presión transmembrana (PTM) constante, o un aumento de la PTM en los casos en los que se opera a flujo constante.

 

 

¿Qué se puede hacer para controlar el ensuciamiento? ¿Se puede prevenir?

Debemos tener en cuenta algunas medidas preventivas, pero también correctivas. Por ejemplo, podemos optimizar las condiciones de operación y limpieza de las membranas, así como emplear un pretratamiento efectivo previo a las membranas para eliminar parte de los componentes con potencial de ensuciamiento.

 

¿Puede detallarme más cómo cambiar las condiciones de operación para prevenir el ensuciamiento?

A ver, las modificaciones pueden ser muy variables y hay que seleccionarlas caso a caso. Por ejemplo, se puede emplear el control del pH del agua a tratar, la adición de agentes complejantes, la selección de la presión transmembana o flujo de filtración, el diseño y la optimización de los métodos y secuencias de limpieza, entre otros. Si conseguimos minimizar el ensuciamiento, ahorraremos en costes de operación y, además, si conseguimos suavizar las condiciones de filtración-lavado, reduciremos los costes de reemplazo gracias al alargamiento de la vida útil de las membranas.

 

¿Cuál sería la ventaja del rápido crecimiento de la biomasa en el proceso de biosorción en esa A-etapa?

En primer lugar, que puede eliminar también parte de la DQO soluble. Además, la comunidad bacteriana es joven y resistente a los cambios en la DQO, la carga y la toxicidad influyente. Y en este contexto, la mezcla de células jóvenes y fangos primarios adsorbidos puede mejorar la recuperación de energía si se lleva el fango a digestión anaerobia.

 

¿La adición de coagulantes y floculantes es una opción interesante?

Está claro que estimulan la agregación de partículas coloidales en flóculos más grandes que sedimentan con facilidad y mejoran en gran medida la recuperación de SS y DQO. Pero es que, además, la adición de coagulantes provoca la precipitación y sedimentación de fosfato (CEPT). El CEPT (chemical enhanced phosforus treatment) define la adición de sales de hierro a los fangos primarios. Es importante recordar que tras la adición del coagulante, se requiere un mezclado rápido.

 

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Xavier Bernat Camí trabaja desde 2009 en Cetaqua, Centro Tecnológico del Agua. Durante 3 años ocupó la posición de investigador, periodo en el cual ejecutó y gestionó proyectos de I+D+i principalmente en el campo de las membranas aplicadas a la potabilización de agua y a la regeneración de agua. En 2012 pasó a ser Responsable del Área de recursos hídricos, producción y reutilización. Desde enero 2016 hasta la actualidad, Xavier Bernat es el Director Técnico de Cetaqua.
Es Ingeniero Químico por la Universitat Rovira i Virgili, Master en Ciencias por la Universidad Tencológica de Compiègne, Doctor en Ingeniería Química, Ambiental y de Procesos y MBA por la Barcelona School of Management

 

 

 

 


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