Influencia de las condiciones hidrodinámicas sobre el

taponamiento de una membrana sumergida en la zona superior de un

reactor UASB

Alejandra Cerón Vivas, Juan Manuel Morgan Sagastume y Adalberto Noyola

Reunión Informativa Anual 2010.14 y 15 de febrero, 2011

ANTECEDENTES

BRM: Bio-reactor de membrana

Total retención de biomasaConjunto sumamente compacto• Energía para presión de filtrado• Taponamiento y limpieza

ESPIRAL FIBRA HUECA

TUBULAR PLANA SOBRE SOPORTE

Configuraciones de membranas

OBJETIVO PRINCIPAL

Identificar el efecto de las condiciones hidrodinámicas y los mecanismos de taponamiento que se presentan en una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB que trata aguas residuales tipo municipal.

Determinar la variación del flux crítico en una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB, tratando agua residual sintética y real, para diferentes condiciones de la membrana (nueva, después de limpieza física y química)

  Analizar la influencia de las condiciones hidrodinámicas sobre

la distribución del tamaño de partículas, las SPE y los PMS y cómo afectan al taponamiento de una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB a escala laboratorio y piloto.

  Identificar, con base en autopsias de las membranas

taponadas, las principales sustancias retenidas y relacionarlas con los mecanismos de taponamiento predominantes.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Reactor UASB

Bomba succión

Bomba retrolavad

o

Transductor presión

TAD

Balanza electróni

ca

Bomba alimentació

n

Efluente UASB

Sistema BRAM escala laboratorio

Parámetro Escala Laboratorio

Escala Piloto

Proveedor Memos

Tipo Tubular

Material PVDF

Corte de peso molecular (kDa)

100

Diámetro (mm) 9

Longitud (cm) 30 120

No. de tubos por módulo

1 7

Área (cm2) 85 2380

Membrana tubular sumergida

Filtración continuaCondiciones de operación

TRH 8 h TRH 4 h

Temperatura (°C) 21 18 ± 1

pH 7,7 ± 0,1 7,5 ± 0,1

Flux (L•m-2•h-1) 5,0 ± 0,8 5.1 ± 1,0

PTM (kPa) < 40 < 40

DQO influente (mg•L-1) 397 ± 39 421 ± 24

0 50 100 150 200 250 300 3500

5

10

15

20

25

0

5

10

15

20

25

FluxPTM

Tiempo (min)

PT

M (

kP

a)

Flu

x (

L·m

-2·h

-1)

Flux crítico

0 5 10 15 20 25 30

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

MLQ

MRetro

MN

Flux (L∙m-2·h-1)

dP

/dt

(kP

a∙m

in-1

)

0 50 100 150 200 2500

5

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

Flux

PTM-MRetro

PTM-MN

PTM-MLQ

Tiempo (min)

PT

M (

kP

a)

Flu

x (

L·m

-2·h

-1)

10 Lm-2h-1

RESULTADOS

TRH = 8 h TRH = 4 h

Parámetro (mg∙L-1)

Muestra Promedio Desviación estándar

Promedio Desviación estándar

  Inf 1035.6 68.6 1049.8 21.5ST Efl 857.0 46.3 864.7 42.6  Per 307.0 361.0 641.2 297.8  Inf 450.0 84.1 415.6 49.7

STV Efl 294.0 58.7 303.0 143.7  Per 69.0 62.1 159.4 90.4  Inf 44.7 18.1 32.0 2.8

SST Efl 43.2 17.1 43.2 11.6  Per 1 - 1 -  Inf 32.7 12.9 20.0 5.7

SSV Efl 29.2 11.5 29.2 12.3  Per 1 - 1 -

TRH 8 H TRH 4 H

DQO permeado(mg•L-1) 2 - 20 14 - 38

Remoción (%) 98 ± 2% 93 ± 3%

Nitrógeno amoniacal

Fósforo disuelto

TRH 8 h

TRH 4 h

20 µm150 µm

20 µm 80 µm

Tam

añ

o d

e p

art

ícu

la

PM

S y

SP

E

Características de la filtración

TRH 8 h

CONCLUSIONES

Se estableció un valor de 10 L•m-2•h-1 como flux crítico para la membrana de ultrafiltración sumergida en la zona superior del reactor UASB alimentado con agua residual sintética. Este valor permite establecer el flux de operación de pruebas hidráulicas posteriores.

El BRAM presentó remociones de DQO del 98 ± 2% para el TRH de 8 horas, mientras que para el TRH de 4 horas fue de 93 ± 3%.

  Se presentó una notable retención de nitrógeno amoniacal y fósforo en la

membrana desde el inicio de la filtración con el TRH de 8 horas, contrario a lo observado para el TRH de 4 horas en el que no hay mayor diferencia entre las concentraciones obtenidas en el efluente y el permeado, salvo el último día de filtración.

  El TRH afectó la distribución de tamaño de partícula encontrándose una

reducción de este parámetro para el TRH de 4 horas y un incremento para el TRH de 8 horas.

 

Fondo Interno del II

El Fondo de Investigación del II (A2) proporcionó los medios para dar continuidad y complementar el trabajo desarrollado con el proyecto SEP-CONACyT, 2008-2010.

Permitió avanzar en la colaboración con el Grupo de Investigación en Ingeniería Molecular de Materiales del CFATA – UNAM

Proporcionó recursos para desarrollar el proyecto de doctorado (ingeniería) de Alejandra Cerón Vivas (en curso)