Iintroducción
Con estándares ambientales cada vez más estrictos y una demanda en continuo aumento de reutilización del agua, los biorreactores de membrana (MBR) se han convertido en la tecnología principal para el tratamiento avanzado de aguas residuales y la utilización de recursos. Los materiales de las membranas, como componente central de los MBR, determinan directamente la estabilidad operativa del sistema, la eficiencia del tratamiento y el costo total del ciclo de vida. Las membranas orgánicas tradicionales adolecen de inconvenientes como la susceptibilidad a la contaminación, una vida útil corta y una resistencia deficiente a la corrosión, lo que las hace inadecuadas para condiciones de agua complejas y duras. Las membranas de hoja plana-de carburo de silicio, con sus propiedades superiores de ultra-resistencia a la corrosión, alto flujo, larga vida útil y fuertes capacidades antiincrustantes, proporcionan una solución sólida para las actualizaciones del proceso MBR y se utilizan ampliamente en el tratamiento de aguas residuales municipales, aguas residuales industriales y salmuera concentrada.
I. Introducción a la tecnología MBR
1. Principio del proceso
MBR (biorreactor de membrana) es un proceso de tratamiento de aguas residuales que integra profundamente tecnologías de biodegradación y separación de membranas. Sustituye el tanque de sedimentación secundario en el proceso tradicional de lodos activados por un módulo de membranas de ultrafiltración, consiguiendo una separación eficiente de lodos y agua. Después de que las aguas residuales ingresan al biorreactor, los microorganismos descomponen contaminantes como la DQO, el nitrógeno amoniacal y el fósforo total; la membrana de ultrafiltración (tamaño de poro de 0,02 a 0,1 μm) atrapa con precisión lodos activados, coloides, bacterias y partículas suspendidas, lo que da como resultado un efluente claro y estéril, resolviendo por completo los problemas de pérdida de lodos y efluentes turbios en los procesos tradicionales.
2. Características principales del proceso
(1) Fuerte capacidad de tratamiento y buena calidad del efluente.
El proceso MBR tiene una carga elevada y una mayor eficiencia de tratamiento que los reactores de tratamiento biológico generales. La calidad del efluente es similar en apariencia a la del agua del grifo y puede cumplir plenamente con los requisitos del agua recuperada. Actualmente es la tecnología con mejor calidad de efluente entre todos los procesos de tratamiento de aguas residuales.
(2) Fuerte resistencia a cargas de impacto.
La alta concentración de lodos le da al MBR una fuerte resistencia a las cargas de choque y también tiene una edad de lodo extremadamente larga, lo que resulta en una calidad del efluente muy estable.
(3) Buen efecto de eliminación de nitrógeno amoniacal
Con una alta concentración de lodos, una larga edad de los lodos y una baja carga de lodos, es particularmente adecuado para la nitrificación para eliminar el nitrógeno amoniacal y puede eliminar hasta 1500 mg/L de nitrógeno amoniacal.
(4) Menos lodos residuales
Los lodos MBR tienen una larga edad de lodo, los microorganismos se encuentran en la fase de respiración endógena, el exceso de producción de lodo es bajo y la contaminación secundaria es mínima.
(5) Salva la tierra
No requiere tanque de sedimentación secundario ni otros dispositivos de filtración y purificación. El proceso es simple y ocupa un área pequeña, sólo alrededor de 1/3 del área de terreno requerida por los procesos de tratamiento convencionales, lo que lo hace muy adecuado para su uso en lugares con terreno limitado.
(3) Control automático, fácil de equipar.
MBR elimina los problemas de acumulación y pérdida de lodos, produce bajos niveles de lodos residuales y puede lograr un control totalmente automatizado, simplificando la operación y la gestión.
II. Ventajas de las membranas de lámina plana de carburo de silicio en procesos MBR
1. Extremadamente resistente a la corrosión, adecuado para condiciones de trabajo extremas.
Hecho de polvo de carburo de silicio de alta-pureza recristalizado y sinterizado a 2400 grados, es resistente a ácidos y álcalis en el rango de pH de 0 a 14, y puede resistir la corrosión de ácidos fuertes, álcalis fuertes, oxidantes de alta-concentración y solventes orgánicos. Puede funcionar de forma estable y sin envejecimiento en condiciones de agua adversas, como salmuera concentrada, aguas residuales químicas y lixiviados de vertederos, durante mucho tiempo.
2. Operación de alto-rendimiento, lo que resulta en una mayor eficiencia de procesamiento.
La superficie de la membrana tiene un ángulo de contacto con el agua de sólo 10,3 grados, lo que la hace extremadamente hidrófila. Su flujo operativo es estable entre 60 y 100 LMH, que es de 3 a 4 veces mayor que el de las membranas orgánicas. Para la misma escala de tratamiento, se requiere menos área de membrana y el tanque de membrana ocupa menos espacio, lo que reduce significativamente los costos de ingeniería civil.
3. Fuerte resistencia a las manchas, fácil de limpiar y restaurar.
La superficie de la membrana tiene una fuerte carga negativa, lo que repele electrostáticamente lodos, coloides y aceites, lo que da como resultado excelentes capacidades antiincrustantes. La aireación y el lavado retrasan la incrustación y, después de la incrustación, una limpieza con ácido, álcali y oxidante de alta-concentración puede restaurar el 100 % del fundente. El ciclo de limpieza es largo y el mantenimiento sencillo.
4. Vida útil ultra-larga y bajo costo total de vida útil.
Tiene alta resistencia mecánica, resistencia al desgaste, sin riesgo de rotura de fibras y una vida útil mayor o igual a 10 años, que es 3-4 veces mayor que la de las membranas orgánicas; el volumen de aireación es sólo la mitad que el de las membranas orgánicas, lo que resulta en un bajo consumo de energía; no requiere reemplazo frecuente de membrana, lo que reduce significativamente los costos de consumibles y el tiempo de inactividad, y tiene beneficios económicos excepcionales durante todo su ciclo de vida.
5. Altamente compatible y fácil de actualizar y modificar.
Es totalmente compatible con los sistemas MBR orgánicos existentes y puede reemplazar las membranas orgánicas in situ sin modificaciones importantes del equipo; es adecuado para calidades de agua complejas, como alta concentración de lodos, alto contenido de aceite y alta salinidad, y es fácil de actualizar y muestra resultados rápidamente.
III. Casos de aplicación típicos
Caso 1: Un proyecto de tratamiento de aguas residuales en un determinado municipio.
Capacidad de procesamiento: 3000 m³/d
Esquema del proceso: la membrana de lámina plana de carburo de silicio MBR se utiliza para reemplazar el tanque de sedimentación secundario tradicional.
Resultados de la aplicación: Efluente estable y compatible, operación y mantenimiento simples, resolviendo eficazmente el problema de la descarga de aguas residuales en áreas rurales.
Caso 2: Proyecto de mejora de aguas residuales salinas concentradas de una planta química de carbón
Capacidad de procesamiento: 76 m³/h
Antecedentes de la actualización: La membrana orgánica original tenía una vida útil corta, requería reemplazo frecuente y era costosa.
Resultados de la aplicación: Después de reemplazarla con una membrana de lámina plana de carburo de silicio, la estabilidad operativa mejoró significativamente, la vida útil de la membrana se extendió considerablemente y el costo de mantenimiento se redujo significativamente.
Caso 3: Proyecto de Tratamiento de Aguas Residuales en un Área de Servicio
Capacidad de procesamiento: 120 m³/d
Solución de proceso: Equipo MBR de membrana plana de carburo de silicio integrado
Resultados de la aplicación: Tamaño compacto, operación automatizada, tratamiento estable de aguas residuales domésticas descentralizadas y el efluente cumple con los estándares de reutilización.
Caso 4: Un proyecto de sistema MBR para aguas residuales industriales en Singapur
Capacidad de procesamiento: 150 m³/d
Efecto de la aplicación: al reemplazar las membranas orgánicas tradicionales con membranas cerámicas de carburo de silicio, se puede lograr un tratamiento profundo de aguas residuales industriales en un espacio limitado.
