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Biorreactor de membranas: etapas del proceso, ventajas y comparativa con sistemas convencionales

  • Biorreactor membranas: etapas proceso, ventajas y comparativa sistemas convencionales

Sobre la Entidad

Blue Gold
Blue Gold es una empresa lider de ingeniería, especializada en proyectos de Instalaciones Industriales, Instalaciones Eléctricas, Automatización y Control.

La tecnología de Biorreactores de Membrana (MBR), es utilizada por BlueGold para el desarrollo de innovadores equipos de tratamiento de aguas. Por ello, realizaremos en el presente artículo, una visión completa sobre el impacto de esta tecnología en un mundo donde la gestión del agua necesita ser cada vez más eficiente y sostenible.

El tratamiento de agua, clave para su sostenibilidad

La gestión de la contaminación es un reto de dimensión global. Ante un continuo crecimiento demográfico e incremento de la actividad económica, el estrés hídrico se acentúa. El estrés hídrico mantiene correlación con la disponibilidad y calidad del agua. Según informaba Naciones Unidas en el año 2019, más de 2.000 personas sufrían un fuerte estrés hídrico.

Los vertidos de agua sin tratar, son potencialmente peligrosos. En el informe expuesto, ya se ponía de manifiesto la estrecha relación existente entre el agua y enfermedades como el cólera. Además, no solo la salud humana se ve perjudicada por los vertidos, también flora y fauna, como parte de nuestro entorno son afectados. Debe considerarse que, las aguas que se encuentran debajo de ríos o en otras zonas de costa también se ven repercutidas.

Legislación sobre vertidos de aguas residuales

Un estricto marco normativo reafirma el compromiso de la sociedad con el medioambiente. Dentro de esta legislación que tiene como propósito reducir la contaminación, encontramos una regulación específica para el vertido de aguas residuales. En este ámbito, la Ley 16/2002 de Prevención y control Integrados de la Contaminación fue el punto de partida. El Real Decreto 1/2016, nos ofrece actualmente su versión refundida.

El Real Decreto 1/2016, establece que será de aplicación sobre entes, tanto públicos como privados que lleven a cabo la actividades recogidas en su texto. En el contexto europeo, encontramos la referencia en la Directiva 2000/60/EC. Este documento supuso un paradigma de cambio para la implementación de una normativa reguladora de la contaminación para todos los estados miembros de la unión.

Tecnología al servicio del medio ambiente

La tecnología nos ofrece la oportunidad de construir un futuro más sostenible. El reto de un futuro con una gestión de recursos eficiente, requiere innovaciones tecnológicas. Los esfuerzos que se desarrollan tanto del sector público como privado, nos ofrecen como resultado nuevas propuestas de innovaciones que deben dar cumplimiento a la más estricta legalidad.

Procesos de tratamiento de aguas residuales

Existe una gama de tratamientos de aguas residuales que reúne distintos sistemas. A pesar de que todos los sistemas dan cumplimiento al marco normativo existente, la mayor parte de ellos necesita de un amplio espacio donde operar.

Podemos diferenciar, con carácter general, tres partes dentro de las etapas de tratamiento. Ellas son: recogida, tratamiento y evacuación. A su vez, estas fases están integradas por los siguientes procesos:

  • Pre tratamiento o cribado
  • Sedimentación
  • Flotación
  • Neutralización
  • Procesos aerobios
  • Procesos anaerobios
  • Procesos de lodos activados
  • Desinfección y esterilización por Ultravioleta
  • Ionización
  • Filtración
  • Cloración

La aparición de tecnologías alternativas, ha sido posible gracias a la superación de obstáculos que suponían una barrera. Por ejemplo, se ha logrado reducir el espacio necesario o que los costes de instalación y mantenimiento bajen considerablemente. De igual forma, otro logro de la innovación que ofrece una significativa mejora es ofrecer que el caudal aumente progresivamente acorde al incremento demográfico o de la actividad industrial.

Este tipo de sistemas, con un funcionamiento más sencillo, son el resultado de una mejora fundamentada en el tratamiento secundario que realiza una EDAR. Existen diversos, de los cuales, destacamos:

Depuración mediante membranas (MBR). Se trata de una tecnología que ha vivido un continuo desarrollo en los últimos años debido a sus ventajas. Permite reducir el espacio necesario para contar con un sistema de depuración y, además, incrementa la calidad del agua tratada.

Tecnología del Reactor Biológico de Membranas (MBR)

En un Reactor Biológico de Membranas, encontramos la innovación tecnológica de un proceso de fangos activos. Este sistema utiliza membranas de filtración para lograr la separación de sólidos del agua. De esta forma, nos encontramos ante una tecnología capaz de suprimir etapas que forman parte de un tratamiento convencional de fangos activos.

El sistema MBR reúne grandes ventajas. Además de su alta eficacia y la reducción de costes, también permite eliminar la etapa de decantación secundaria que, sin embargo, resulta imprescindible para los procesos convencionales. Sus resultados son altamente positivos puesto que, en relación a los sólidos en suspensión, la eficacia llega a ser del 99%, un valor muy próximo al 95% que ofrece respecto de DQO y  al 98% en DBO.

Etapas de procesos MBR

En un Reactor Biológico de Membranas, encontramos las etapas que a continuación se detallan:

A pesar de las distintas etapas que forman el proceso, por su importancia, cabe destacar tres de ellas: Pretratamiento, proceso biológico y separación sólido-líquido

  • Pre Tratamiento.

La fase de pretratamiento tiene su motivación en la prevención de posibles daños posteriores. Cuando el agua llega al sistema, porta sólidos y partículas de considerable tamaño. A fin de poder asegurar un adecuado funcionamiento del sistema, debe suprimirse la presencia de este tipo de partículas. Para ello, se lleva a cabo un cribado a través de rototamices de hasta 1 mm que permite eliminar sólidos y prevenir daños al equipo.

  • Proceso Biológico.

El proceso biológico tiene lugar en el reactor biológico. En esta etapa, podemos encontrar dos fases correspondientes a la oxidación: anaerobia y aerobia. Al respecto de la primera, estará condicionada por el volumen disponible para el sistema MBR, calidad de efluente y necesidades propias de la operación. De igual forma, en la fase anaerobia, es necesario contar con un sistema de agitación y aireación que proporcione el oxígeno necesario para distintas cuestiones como son:

  • Desarrollo de la actividad depuradora de las bacterias.
  • Prevenir la formación y sedimentación de flóculos.
  • Homogeneización del reactor biológico.

Es necesario realizar una estimación adecuada de las necesidades de oxígeno. Un óptimo desarrollo de operación, dependerá de que el suministro sea el adecuado.

  • Separación sólido-líquido.

Las membranas de filtración o ultrafiltración, permiten la operación de separación sólido-líquido. Podemos diferenciar dos modalidades en función de la disposición de la membrana. Por un lado, encontramos aquel modelo que sumerge las membranas en el interior del propio biorreactor mientras que, por otro lado, el otro tipo las dispone en un tanque externo.

Características según configuración del MBR:

Una tabla comparativa nos permitirá observar los parámetros obtenidos como resultado de la operación de ambas configuraciones.

MBR y sistema convencional

Diferencias entre sistemas

En un MBR concurre el proceso biológico de fangos activados y la filtración a través de membranas. A pesar de que el proceso biológico que compone la esencia del sistema, es básicamente igual, podemos distinguir variaciones en los parámetros de operación resultan diferenciadores. El aspecto más reseñable, es la separación de sólido-líquido, que repercute sobre el tratamiento biológico.

El equipo que permite la operación, es otro aspecto diferencial. A diferencia de los sistemas convencionales, donde el tratamiento de fangos activados se realiza con un decantador secundario, el sistema MBR emplea membranas para realizar la misma operación.

Los sistemas MBR generan un menor volumen de fango y, además, ofrecen un sistema más compacto. Al respecto del fango dentro de la operación de un MBR, la edad es alta y, por lo tanto, facilita desarrollar una operación con altas concentraciones de sólidos mientras que reduce el TRH. Además, a diferencia de los sistemas MBR, los medios convencionales requieren de un tratamiento terciario adicional a fin de lograr la calidad de permeado que sí produce un sistema MBR.

Ventajas de MBR

La tecnología MBR ha sido mejorada por continuas innovaciones. La aparición de novedades que han facilitado la optimización tecnológica, ha provocado una notable evolución en los Reactores Biológicos de Membranas. Como consecuencia de este proceso de mejora, el sistema MBR ha aventajado en el mercado a los sistemas convencionales gracias a sus múltiples ventajas:

  • Requiere un menor espacio: El sistema MBR permite reducir hasta un tercio el tamaño del reactor biológico gracias a su capacidad para simplificar las etapas que lo componen.
  • Plantas compactas: El poder reunir las diferentes etapas del proceso en una sola unidad de operación, permite hacer del reactor biológico de membranas, un sistema compacto.
  • Reducción de los costes asociados a la inversión: Al no requerir obra civil y no ser preciso un mantenimiento continuo, los costes disminuyen considerablemente.
  • Versatilidad de producción: Por su capacidad para soportar sobrecargas de producción sin que esta repercuta en la calidad del efluente resultante, este sistema puede ser aplicado en plantas con vertidos irregulares.
  • Alto rendimiento y posibilidad de reutilización: El sistema MBR ofrece una alta capacidad de eliminación sustancias indeseadas, permite eliminar entre un 95% y 99% de ,DBO5 y DQO5, microorganismos y nutrientes del efluente. A causa de la alta calidad del efluente resultante, el agua tratada puede ser reutilizada.
  • Adaptabilidad a sistemas de depuración: Con tan solo una mínima modificación de conexiones, es posible conectar un sistema MBR a uno de fangos activos y, de esta forma, incrementar la capacidad de tratamiento del sistema.
  • No es necesario una operación adicional de desinfección: Al emplear la ultrafiltración, nos permite eficiencia ante bacterias y virus. Por lo tanto, el efluente resultante no precisa de una desinfección de tipo accesorio al propio tratamiento de agua. Consecuentemente, al evitar el proceso de desinfección, los costes se ven reducidos.

Aplicaciones de biorreactor MBR

Biorreactor MBR: versatilidad y capacidad. La tecnología MBR es idónea para ser utilizada en distintos tipos de instalación. Por lo tanto, es una solución adecuada tanto para el tratamiento de aguas residuales a nivel municipal como industrial. Podemos distinguir distintos campos de aplicación en función de su propósito.

Aplicación municipal o residencial

  • Complejos turísticos: En el ámbito de este tipo de instalaciones, ofrece una gran ventaja puesto que, gracias al sistema MBR, el consumo de agua puede verse reducido. Por la calidad de su efluente, el agua tratada puede volver a ser utilizada en aplicaciones alternativas como son piscinas o el riego de jardines.
  • Urbanizaciones: Un amplio número de promotoras optan por este sistema por su bajo coste de inversión y su escasa necesidad de mantenimiento.
  • Depuradoras municipales: A través de la instalación de un sistema MBR, se puede ampliar la capacidad de las depuradoras de tipo municipal ante posibles variaciones de caudal provocadas por el aumento de la población residente en la localidad. Una ventaja adicional es la simplicidad de su instalación puesto que, incrementa la capacidad de la depuradora sin conllevar la demora, costes y molestias que supone la obra civil.

Aplicación industrial

Sector industrial: A pesar de que el sistema MBR supone una solución para el tratamiento del agua residual producida en cualquier tipo de industria, es necesario contar con un estudio detallado. De esta forma, se podrá adaptar el sistema a las necesidades particulares de la industria. Producción alimentaria, bodegas vinícolas, manufacturas o mataderos son ejemplos de industrias que pueden verse beneficiadas de un tratamiento de calidad con el sistema MBR.

Industria marítima: A causa de las actividades que se llevan a cabo en este tipo de industria como son la limpieza de barcos, contenedores y material, se produce un alto volumen de aguas que deben ser tratadas. En este ámbito, los sistemas MBR son una solución óptima para el tratamiento de aguas generadas a causa de la actividad que permite su reutilización en las mismas tareas de limpieza, reduciendo así el consumo de agua y costes.

Conclusiones

El medioambiente necesita del compromiso de todos para la gestión del agua. La configuración de una legislación cada vez más estricta en materia de aguas residuales, ha supuesto un punto de inflexión para que entidades, tanto públicas como privadas, lleven a cabo esfuerzos con el objetivo de dar cumplimiento a la ley.  Este compromiso, no solo se ha traducido en modificaciones normativas sino que, además, ha significado un aumento considerable en el desarrollo de innovaciones tecnológicas.

El sistema MBR es una solución eficiente, compacta y con bajo coste de inversión. Al ofrecer las ventajas de un sistema que no requiere una amplia superficie de instalación, ofrecer gran eficiencia y representar un menor coste de instalación, el sistema MBR es una opción idónea para el tratamiento de aguas residuales.

Bioxirec, un sistema MBR diseñado BlueGold. A la luz de todas las ventajas que ofrece la tecnología MBR, en BlueGold, empresa especialista en proyectos de ingeniería, han desarrollado Bioxirec, un producto que ofrece tecnología de vanguardia que permite obtener la mayor calidad y dar cumplimiento a la normativa más exigente. Por su diseño, el sistema diseñado en exclusiva por BlueGold, puede ser instalado tanto con fines urbanos como industriales, dando así una respuesta eficiente con la tecnología del futuro.