Tratamientos de acondicionamiento de aguas naturales y efluentes secundarios para procesos de filtración por membrana. Aplicación de la técnica de recuento de partículas Por: Joan Sanz Ataz (*), Elisenda Taberna Camprubí (*), Leopoldo Guerrero Gallego (*), Antoni Bernal Llucià (**) y Joan Boix Berna (**) (*) Veolia Water Systems Ibérica

Edif. Augusta Park. Avda. Vía Augusta, s/n 08190 Sant Cugat del Vallès (Barcelona) E-mail: joan.sanz@veoliawater.com

(**) Aigües de Barcelona Passeig de Sant Joan, 39-43 08009 Barcelona E-mail: abernal@agbar.es

RESUMEN El recuento de partículas y el análisis de la distribución su tamaño son una herramienta de diagnóstico y predictiva en el pretratamiento de las aguas con aplicación de membranas. Mediante el empleo del análisis de distribución de tamaño de partícula en las diferentes etapas del pretratamiento es posible establecer la evaluación de la eficiencia de cada operación unitaria y de todo tratamiento completo. El conocimiento de la distribución de tamaño de partícula combinado con el análisis morfológico por microscopia electrónica de barrido y microanálisis por dispersión de energías de rayos X y el índice de atascamiento MFI o SDI, pueden convertirse en una herramienta valiosa para la minimización del ensuciamiento coloidal de las membranas. Palabras clave: Membranas, ultrafiltración, microfiltración, ósmosis inversa, nanofiltración, recuento de partículas, distribución de tamaño de partícula. ABSTRACT Particle counting and particle size distribution analysis are a diagnostic and predictive tool to water improve membrane pre-treatment. Through the use of particle size distribution analysis at different steps of pre-treatment it is possible the assessment of unit process performance and total treatment efficiency. Knowledge of the particle size distribution combined with morphological analysis by SEM-EDEX and MFI or SDI values can be a valuable analytical tool to minimize colloidal fouling membranes. Keywords: Membranes, ultrafiltration, microfiltration, reverse osmosis, nanofiltration, particle counting, particle size distribution. 1. Introducción El recuento de partículas y la consecuente distribución de tamaño de partícula puede emplearse no sólo como una herramienta de diagnóstico de la eficiencia de los procesos de reducción de materia en suspensión aplicados al pretratamiento de sistemas de membranas (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración u ósmosis inversa), sino también como una herramienta predictiva del impacto de las partículas en los mecanismos de ensuciamiento. El recuento de partículas complementa la información obtenida en la medición de la turbidez, del índice de atascamiento (SDI o MFI)[1] y el análisis morfológico de las partículas por microscopia electrónica de barrido y microanálisis de energías dispersivas de rayos X [2]. La aplicación de la curva de distribución de tamaño de partícula permite conocer con detalle las

condiciones óptimas de operación de los sistemas de filtración, comparar diferentes soluciones de filtración y aumentar la eficacia de los procesos de coagulación y floculación al relacionar las dosificaciones de reactivos con las curvas de distribución de tamaño de partícula obtenidas. El diseño del pretratamiento de ósmosis inversa y nanofiltración puede elaborarse considerando el número de partículas como una condición más del agua de alimentación junto con el índice de atascamiento (SDI o MFI) con objeto de minimizar el ensuciamiento coloidal de las membranas. Así se han planteado criterios de calidad en la alimentación a sistemas de nanofiltración y ósmosis inversa, fijándose valores máximos recomendados de 200 partículas por 1 ml de tamaño superior a 1,5 µm [3-4]. En los procesos de ultrafiltración de efluentes secundarios destinados a obtener agua regenerada, la distribución de tamaño de partículas juega un papel importante en el modo de operación y la eficiencia del contralavado [5]. Las características de filtración de un efluente secundario en un sistema de membranas como la ultrafiltración o la microfiltración están relacionadas tanto con el número de partículas, como con la forma y resistencia de las mismas [6]. También en los sistemas de filtración previos a las membranas mediante medios granulares la eficiencia de la eliminación varía para los diferentes intervalos de tamaño de partícula, siendo necesaria una adición de reactivos químicos para mejorar la eficiencia para partículas inferiores a 10 µm [7]. Así mismo en el caso de emplear sistemas de filtración mediante microtamices el recuento de partículas se presenta como una herramienta útil de diagnóstico para la optimización del tratamiento de efluentes secundarios [8]. Desde el punto de vista microbiológico, el recuento de partículas y distribución de tamaño de partícula nos permite estimar la eficiencia del pretratamiento y del sistema de membranas respecto a la eliminación de quistes de Giardia y ooquistes de Cryptosporidium [9] y huevos de helmintos [10]. El objetivo del presente trabajo es la descripción de la técnica de recuento de partículas aplicada al control de la clarificación en los procesos convencionales previos a sistemas de membranas, control de reducción de protozoos y el control de los propios procesos de membrana. Posteriormente, se presentan dos casos prácticos de la aplicación del recuento de partículas en aguas superficiales y efluentes secundarios, respectivamente. 2. Descripción del método analítico Las técnicas de recuento de partículas, cuya aplicación se ha extendido y generalizado en los últimos años, no sólo vienen a complementar sino a ampliar de manera importante, la información aportada por el uso tradicional de las medidas de la turbidez, en especial en todas aquellas aplicaciones relacionadas con el tratamiento de aguas así como en la evaluación de su calidad [11,12]. La turbidez es un importante carácter organoléptico dentro del conjunto de parámetros que definen las características de un agua, pero no aporta información acerca del número de partículas presentes ni de sus tamaños. El recuento de partículas permite obtener este tipo de información, pudiéndose llegar a establecer una distribución del número de partículas en función de su tamaño. Tal como hemos indicado anteriormente, el seguimiento de la variación de esta distribución de partículas por tamaños o dentro de unos intervalos concretos, encuentra una aplicación importante en la evaluación de la eficacia de los procesos de tratamiento, tanto tradicionales (coagulación, floculación, sedimentación, decantación, filtración), como avanzados, como son, por ejemplo, los tratamientos con membranas, de alta o baja presión. Según el sistema de muestreo que utilizan estos aparatos, se clasifican en tres tipos :

- Contadores de partículas para muestras discretas (de laboratorio o batch). Las muestras se toman en un recipiente adecuado y se transportan al contador para su análisis. Aquí son importantes la representatividad de la propia muestra y el manejo cuidadoso de la misma, evitando agitaciones o turbulencias que puedan romper las partículas o introducir burbujas de aire que puedan interferir en la medida. También es importante la limpieza escrupulosa de los recipientes de toma de muestras. Este sistema permite realizar diluciones de las muestras, eliminación de aire y otros pretratamientos si es necesario y realizar estudios de laboratorio.

- Contadores de partículas con medida en continuo (on line), normalmente instalados en puntos representativos de los procesos de tratamiento, para seguimiento de su eficacia. La muestra fluye en continuo y en condiciones adecuadas por el recinto de medida y se dispone en todo momento del recuento de partículas programado. Este sistema no permite realizar diluciones de las muestras, aunque cuenta con la ventaja de que la contaminación o alteración de las mismas es mas difícil.

- Contadores de partículas combinados, de muestreo en continuo y medida discreta. Son en realidad contadores de características similares a los de medida en continuo, con flujo constante de la muestra por el recinto de medida, pero con la diferencia de que el recuento se realiza en el momento en que el analista lo determine.

Los aparatos de recuento de partículas constan habitualmente de tres partes principales diferenciadas:

- La unidad de proceso de datos, con sus accesorios (teclado, pantalla, impresora), que puede ser una unidad compacta o conectada a un ordenador. Recibe las señales emitidas por el sensor, al analizar la muestra, las convierte electrónicamente en datos que son procesados según las instrucciones introducidas por el analista y los datos de calibración introducidos previamente y devuelve los resultados en pantalla y impresora, en el formato requerido.

- El sensor o recinto de detección y medida de las partículas. La técnicas que se emplean en los sensores para realizar estas medidas son diversas. Las mas utilizadas son las que miden cambios de tipo eléctrico u óptico, producidos por el paso de las partículas, según se describe mas adelante. Los intervalos de tamaño de partícula, en función del tipo de sensor instalado, abarcan desde 0,1 µm hasta más de 500 µm.

- La unidad de muestreo, que hace llegar al sensor la muestra a una velocidad de flujo determinada y constante. En los contadores de medida en continuo, esta unidad debe estar dotada de controladores de flujo (por ejemplo, de tipo de nivel constante, por vertedero). En los contadores de medida discreta, los muestreadores pueden ser de vacío (tipo jeringa de aspiración), de presión o una combinación de ambos. En todo caso debe garantizarse una elevada precisión en la velocidad de flujo y en la medida del volumen adquirido de muestra, para obtener unos resultados reproducibles. Normalmente estos muestreadores están dotados de agitador de velocidad variable, que permita mantener la muestra lo mas homogénea posible durante las adquisiciones de la misma.

Las técnicas que emplean los sensores para la detección del tamaño de las partículas y su número, son principalmente:

- Las que miden cambios en la resistencia eléctrica del líquido que circula entre dos electrodos al paso de cada partícula. Este sistema necesita que las muestras tengan una conductividad elevada y por tanto se les tiene que añadir una solución de electrolito. Es un método que se puede utilizar en contadores de tipo discreto. Los intervalos de medida que permite esta técnica suelen estar entre 0,3 µm y 1.000 µm.

- Las que miden una extinción u oscuración de luz. Una fuente de luz, normalmente de tipo láser, emite un rayo que atraviesa de forma transversal el sensor por el que circula

la muestra, desde un extremo del mismo y es detectado por un fotodetector situado en el extremo opuesto. El paso de cada partícula crea una atenuación (extinción) de la cantidad de luz recibida por el fotosensor, que está en relación al tamaño de la misma. Esta técnica es adecuada tanto para contadores de tipo discreto como de medida en continuo y en realidad es la más utilizada actualmente. Los intervalos de medida de estos sensores suelen ir de 1 µm hasta unos 500 µm.

- Las que miden la dispersión de luz (scattering). Se produce una emisión de luz, generalmente de tipo láser, de forma análoga a la de los sensores de extinción, pero con la diferencia de que los fotodetectores recogen la luz dispersada en diversos ángulos respecto a su trayectoria inicial. Su aplicación también es adecuada tanto en contadores de tipo discreto con de medida en continuo. Los intervalos de medida de esta técnica suelen abarcar de 0,1 µm hasta 50 µm.

Las variaciones que el paso de las partículas produce en el parámetro de medida del sensor utilizado en un contador de partículas, son convertidas electrónicamente por los circuitos de la unidad de proceso, en señales o pulsos eléctricos que normalmente se traducen en variaciones de voltaje expresadas en mV. Lógicamente, para relacionar la señal eléctrica obtenida con un tamaño determinado de partícula, es necesario efectuar una calibración con patrones que contengan partículas de tamaño conocido. Los patrones que se utilizan son frecuentemente, suspensiones de partículas esféricas de poliestireno, cuyo diámetro medio (según una distribución próxima a la distribución normal) ha sido calibrado y certificado según las normas NIST. Las lecturas obtenidas al analizar los patrones con los contadores de partículas dan el conjunto de pares de datos µm/mV, que introducidos en la unidad de proceso permiten obtener la curva de calibración correspondiente, así como establecer otros parámetros como el ruido de fondo del sistema, la relación señal/ruido, y la resolución de las medidas. Como es lógico, es necesario efectuar recalibraciones periódicas que permitan garantizar la obtención de unos recuentos de partículas satisfactorios. Hay que tener en cuenta que las partículas tienen formas irregulares y muy diversas. Es por ello que el sistema de medida y proceso de los datos tiene que efectuar la necesaria aproximación de asimilar el tamaño de cada partícula que es detectada en el sensor, al de una partícula esférica equivalente, en cuanto al pulso eléctrico producido por su paso. Así, el diámetro de esta partícula esférica equivalente, nos determina el tamaño de la partícula real. Cabe decir, por último, que la concentración de partículas que presente una muestra, no debe exceder de un valor, que dependerá de las características del propio sensor. Así, si expresamos el recuento de partículas, como suele ser bastante habitual, en número de las mismas por ml de muestra (part/ml), los valores de concentración máximos en canales de tamaño pequeños como, por ejemplo, 1 µm, en un sensor de extinción de luz, estarían comprendidos entre 10.000 y 20.000 part/ml. En todo caso hay que remitirse a las instrucciones técnicas de funcionamiento del aparato. El motivo, como es lógico suponer, es que una concentración excesivamente elevada de partículas que circulen por el sensor, por solapamiento entre ellas, puede ser interpretado como, una partícula sola de tamaño superior. Esto produce errores importantes en el recuento efectuado. En este caso, hay que efectuar diluciones de la muestra, que permitan obtener concentraciones aceptables para ser leídas. Los medios de dilución pueden ser la propia muestra filtrada por membranas de porosidad suficientemente fina, o agua de calidad reactivo analítico, con concentración de partículas muy baja, siempre y cuando no altere por disolución u otros efectos el tamaño de las partículas presentes.

3. Casos prácticos Las determinaciones efectuadas en los ensayos a los que se refiere el presente artículo, han sido efectuadas con un contador de partículas HIAC/ROYCO 8000 A, de Pacific Scientific, dotado de las unidades básicas:

- Unidad de proceso 8000 A, de tipo integrado, que permite, entre otras prestaciones, la selección de hasta 8 canales de tamaños de partícula, en cada adquisición de muestra y la programación de adquisiciones repetidas de muestra en cada serie de lecturas.

- Sensor óptico HRLD-150, del tipo de extinción de luz láser, con un intervalo de medida de 1 µm hasta 150 µm, formado por un recinto de forma cilíndrica, dotado de una fuente de iluminación de diodo láser y un fotodiodo detector, en posición opuesta.

- Muestreador de vacío, del tipo jeringa de aspiración de alta precisión (≤ 1% en volumen), con una capacidad de 10 ml por adquisición de muestra. Está dotado de un agitador de 9 posiciones (permite agitar de 48 rpm a 432 rpm).

3.1. Aguas superficiales Las aguas superficiales empleadas para alimentar sistemas de ósmosis inversa o nanofiltración suelen tratarse de forma convencional con líneas de proceso similares a las estaciones de tratamiento de agua potables (ETAP). En el caso estudiado el agua tratada en ETAP consistía en un proceso de preoxidación con permanganato de potasio en la captación, precloración a la llegada a planta, coagulación y floculación, decantación y filtración de arena, presentó valores de turbidez a la salida de ETAP típicamente entre 0,1 y 0,4 NTU. El tratamiento posterior a la ETAP debía reducir el índice de atascamiento SDI hasta valores inferiores a 3. La reducción del SDI se realizó ensayando sistemas de filtración de una sola etapa con filtros bicapa o tricapa y sistemas de filtración en serie (sistema OFSY). En combinación con los sistemas de filtración se ensayaron diferentes coagulantes y floculantes. Una vez confirmada la mejor línea de tratamiento se realizó las tomas de muestras de los diferentes puntos de tratamiento de la ETAP para aplicarles la técnica de recuento de partículas. Asimismo se completó esta caracterización con la observación al microscopio electrónico de barrido combinada con microanálisis mediante espectroscopia por dispersión energías de rayos X (MEB-EDEX) de las partículas presentes. Los resultados obtenidos en el recuento de partículas se representan en forma de gráficas de curvas de distribución de tamaño de partícula (Figuras 1 y 2) ,con dos escalas para mejor observación de la zona de partículas pequeñas y en una tabla resumen (Tabla 1) de los rangos de tamaño con los valores del número de partículas por 1 ml determinados en diferentes puntos del proceso de clarificación del agua desde la entrada a la ETAP hasta la salida del agua tratada del sistema de filtración en serie OFSY. Tabla 1: Distribución de tamaño de partícula durante el proceso de clarificación.

Muestra >1 µ m 1-2 µ m >2 µ m >10 µ m >20 µ m >30 µ m >40 µ m >50 µ m 1-2 µ m/total Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml Partículas/ml %

Entrada ETAP 7851 6034 1816 752 422 163 55 18 76,86 Lavado filtros 26675 19920 6755 1584 77 4 1 <1 74,68 Decantador 3 4562 4322 240 14 2 1 <1 <1 97,74 Decantador 4 3912 3630 282 12 3 1 <1 <1 92,79 Filtros A 7226 7018 207 7 1 <1 <1 <1 97,12 Filtros B 5614 5381 233 12 1 <1 <1 <1 95,85 Depósito ETAP 2563 2197 366 32 5 1 <1 <1 85,72 Salida OFSY 706 682 24 3 1 <1 <1 <1 96,6

Figura 1: Evolución de la distribución de tamaño de partícula en el proceso de clarificación.

Figura 2. Evolución de la distribución de tamaño de partícula en el proceso de clarificación (escala ampliada).

Evolución distribución de tamaño de partícula

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Tamaño de partícula

Nú

mero

de p

art

ícu

las N

(p

art

/ml)

Entrada ETAP Salida Accelator nº3 Salida Accelator nº4 Entrada OFSY

Salida OFSY Salida Filtro A Salida Filtro A Recirculación lavados filtros

La distribución de tamaños de la entrada a la ETAP con un 76,86% de partículas entre 1 y 2 µm se ve modificada, como es normal, en el proceso de clarificación eliminando las partículas de mayor tamaño. Así, a la salida de filtros de arena de la ETAP, el 95-97% de las partículas están en el rango de 1-2 µm. En cuanto a la reducción del número total de partículas se observa una disminución a la salida de los decantadores pero un incremento a salida de filtros de arena. A la salida del depósito de la ETAP existe una disminución del número total de partículas pero existe una disminución del porcentaje del rango 1-2 µm (85,72%) apareciendo partículas de tamaños superiores. A la salida del tratamiento de filtración en serie OFSY se obtiene una importante reducción del número total de partículas, con un porcentaje del 96,6% en el rango de 1-2 µm, un número total de partículas de tamaño superior a 1 µm de 706 por ml y un número total de partículas de tamaño superior a 2 µm de 24 por ml. El agua a salida de ETAP posee una baja turbidez del orden de 0,1-0,3 UNF formada exclusivamente por partículas pequeñas en el rango de 1 a 11 µm (98,72%) y especialmente concentradas en el intervalo de 1 a 2 µm (85,72%) como se indica en la Tabla 2. La concentración de partículas en el intervalo de 1-2 µm implica la necesidad de aplicar una coagulación a las aguas para obtener una agrupación de las mismas y facilitar la retención en el medio filtrante granular. Tabla 2: Recuento de partículas a la salida del depósito agua tratada ETAP.

Intervalo de tamaño µm Número de partículas (part/ml)

Porcentaje respecto al total (2563 part/ml) %

1-2 2197 85,72 2-3 110 4,29

Evolución de la distribución de tamaño de partícula

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Tamaño de partícula

Nú

mero

de p

art

ícu

las N

(p

art

/ml)

Entrada ETAP Salida Accelator nº3 Salida Accelator nº4 Entrada OFSY

Salida OFSY Salida Filtro A Salida Filtro A Recirculación lavados filtros

3-4 65 2,54 4-5 61 2,38 5-6 44 1,72 6-7 26 1,01 7-8 14 0,55

9-10 8,3 0,32 10-11 4,9 0,19

3.2. Efluentes secundarios Los tratamientos de regeneración de aguas residuales urbanas depuradas a partir de efluentes secundarios suelen emplear sistemas de membranas en las aplicaciones más exigentes como son el reuso potable indirecto en la recarga de acuíferos o cuando se precisa reducir la salinidad del efluente a regenerar. El pretratamiento para osmosis inversa puede basarse en el uso de membranas de microfiltración o ultrafiltración dando lugar a sistemas integrados de membranas o bien en sistemas convencionales mejorados como son la decantación lastrada seguida de una o dos etapas de filtración tanto superficial (microtamices) o en profundidad (medios granulares). La distribución de tamaño de partícula influye sobre ambos sistemas de filtración superficial y en profundidad, ya que la eficiencia de la separación viene afectada por la presencia de grandes cantidades de partículas de pequeño tamaño (inferior a 5-10 µm).También está demostrado que el tipo de tratamiento biológico empleado en la EDAR tiene un efecto significativo sobre los niveles de turbidez y recuento de partículas en el efluente secundario [8]. En la Tabla 3 y Figura 3 se presentan el recuento de partículas y la distribución de tamaño de partícula para un efluente secundario procedente de EDAR con aeración prolongada y valores de turbidez y materia en suspensión bajos (materia en suspensión 4,8 mg/L y materia en suspensión mayor de 10 µm, 2 mg/l). Por intervalos, los datos de la tabla 3 nos indican una distribución porcentual como sigue: (1-2 µm) 84,45%, (2-5 µm) 11,09%, (5-10 µm) 3,73%, (10-15 µm) 0,39%, (15-20 µm) 0,14%. Con un mismo diseño, una segunda EDAR presenta una distribución con mayor peso en las partículas superiores a 10 µm y en este caso se puede plantear la filtración en superficie sin necesidad de adicionar coagulante o floculante.. El número de partículas de tamaños >1 µm era de 29.127 partículas por 1 ml. Por intervalos, la distribución era de (1-2 µm) 68,44%, (2-5 µm) 12,17%, (5-10 µm) 8,54%, (10-15 µm) 3,58%, (15-20 µm) 2,62%, (20-30 µm) 2,83%, (30-40 µm) 1,07%, (>40 µm) 0,75%. La presencia de una parte importante de partículas de tamaño superior a 10 µm permite la filtración en superficie sin adición de coagulante o floculante con objeto de alcanzar un valor de materia en suspensión inferior a 2 mg/L. La Figura 4 muestra la reducción del número de partículas por filtración en superficie en un efluente secundario con un valor de materia en suspensión de 21,3 mg/L de entrada e inferior a 2 mg/L a la salida del filtro de microtamiz Discfilter de 10 µm de grado de filtración.

Tabla 3: Recuento de partículas en un efluente secundario procedente de EDAR con aeración prolongada.

Límite inferior

tamaño

partícula (l)

Número partículas

tamaño > l

Número partículas

interv ln - ln+1

Distribución %

Distribución

acumulada

%

µm part/ml part/ml

1 43.805 36.994 84,452 84,452

2 6.811 2.413 5,509 89,960

3 4.398 1.261 2,879 92,839

4 3.137 1.186 2,707 95,546

5 1.950 828 1,890 97,436

6 1.122 364 0,831 98,267

7 758 180 0,411 98,678

8 578 178 0,406 99,085

9 400 86 0,196 99,281

10 314 46 0,105 99,386

11 268 39 0,089 99,475

12 229 42 0,096 99,571

13 187 27 0,062 99,632

14 160 18 0,041 99,674

15 142 16 0,037 99,710

16 126 18 0,041 99,751

17 108 14 0,032 99,783

18 94 6,3 0,014 99,798

19 88 7,2 0,016 99,814

20 81 6,5 0,015 99,829

21 74 5,2 0,012 99,841

22 69 5,0 0,011 99,852

23 64 4,0 0,009 99,861

24 60 4,2 0,010 99,871

25 56 22 0,050 99,921

30 34 16 0,037 99,958

40 19 5,0 0,011 99,969

50 14 6,8 0,016 99,984

70 6,7 3,8 0,009 99,993

90 2,8 2,3 0,005 99,998

110 0,5 0,3 0,001 99,999

120 0,2 0,2 0,000 100,000

Figura 3: Distribución de tamaño de partícula en un efluente secundario procedente de EDAR con aeración prolongada.

Figura 4: Distribución de tamaño de partícula en un efluente secundario clarificado por filtración en superficie con microtamices Discfilter de grado de filtración 10 µm. En un tercer efluente de EDAR el número de partículas osciló entre 230.000 y 430.000 partículas por 1 ml, con valores medios para tamaños >1 µm, >2 µm y >10 µm de 309.923,

Efluente secundario. Filtración por microtamiz. MeS entrada 21,3 mg/l salida <2 mg/l

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tamaño de partícula (um)

Nú

me

ro d

e p

art

ícu

las

(p

art

/ml)

entrada salida

Efluente secundario aeración prolongada

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tamaño de partícula (micras)

Nú

me

ro d

e p

art

ícu

las

(p

art

ícu

las

/ml)

21.936 y 2.570 respectivamente (Tabla 4). Por intervalos, la distribución en valor medio era de 93,2% para partículas de 1-2 µm, 6,0% para 2-10 µm y 0,8% para partículas >10 µm (Tabla 5). La reducción del contenido en materia en suspensión y del número de partículas inferiores a 10µm (donde se encuentran el 99% de las mismas) como parte del pretratamiento para un sistema de membranas empleando el proceso de clarificación por decantación lastrada Actiflo se muestra en la Figura 5. La concentración de materia en suspensión y la turbidez en el efluente secundario y a la salida de la clarificación eran de 30 mg/L y 14,4 NTU y 2,9 mg/L y 1,2 NTU, respectivamente. El número de partículas total de tamaño superior a 1 µm era de 394.800 part/ml y 37.198 part/ml para el efluente secundario y salida de clarificación, respectivamente.

Figura 5: Distribución de tamaño de partícula en un efluente secundario clarificado por decantación lastrada Actiflo. Tabla 4: Recuento de partículas en una serie de muestras de efluente secundario.

Efluente secundario clarificado por Actiflo (110 m3/m2.h)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tamaño de partícula (um)

Nú

me

ro d

e p

art

ícu

las

(p

art

/ml)

efluente secundario salida Actiflo

Muestra Nd >1 µm Nd >2 µm Nd >10 µm

# part/ml part/ml part/ml

1 394800 28734 3557

2 238620 10012 1966

3 356355 27174 5789

4 257000 17542 2624

5 429390 43055 3195

6 260260 17588 1849

7 283500 20186 1721

8 315340 18785 1187

9 254040 14350 1242

Media 309923 21936 2570

Mediana 283500 18785 1966

Desviación estándar

68770 9814 1458

Tabla 5: Distribución de tamaño de partícula en una serie de muestras de efluente secundario.

4. Conclusiones El recuento de partículas aplicado a las diferentes etapas del tratamiento de acondicionamiento de aguas tanto superficiales como efluentes secundarios para sistemas de membranas, permite establecer un control de la eficiencia de cada etapa con objeto de minimizar el ensuciamiento por partículas en las membranas. La eficiencia de la filtración viene afectada por la presencia de partículas de pequeño tamaño. El recuento de partículas permite seleccionar el sistema de filtración y la necesidad de emplear la coagulación y floculación como ayuda a la filtración. En sistemas de nanofiltración y ósmosis inversa, el recuento de partículas permite una mejor interpretación de la capacidad de ensuciamiento que complementa los resultados obtenidos en la aplicación de los índices de atascamiento SDI o MFI. 5. Bibliografía

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Muestra Nd 1-2 µm Nd 2-10 µm Nd >10 µm

% % %

1 92,7 6,4 0,9

2 95,8 3,4 0,8

3 92,4 6,0 1,6

4 93,2 5,8 1,0

5 90,0 9,3 0,7

6 93,2 6,0 0,7

7 92,9 6,5 0,6

8 94,0 5,6 0,4

9 94,4 5,2 0,5

Media 93,2 6,0 0,8

Desviación

estándar

1,6 1,5 0,4

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