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)