Un componente clave de la planta de tratamiento de aguas residuales marinas que cumple con la OMI: tecnología de biorreactor de membrana (MBR)

A medida que la industria naviera mundial enfrenta requisitos cada vez más estrictos para el desarrollo ecológico y el cumplimiento ambiental, la Organización Marítima Internacional (OMI) y varios estados del pabellón han endurecido las regulaciones sobre la descarga de aguas residuales a bordo. A los métodos tradicionales de tratamiento de aguas residuales les resulta difícil satisfacer las necesidades prácticas de los buques modernos, particularmente en lo que respecta a la precisión del tratamiento, los requisitos de espacio, el mantenimiento operativo y la estabilidad a largo plazo. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales marinas son equipos esenciales para garantizar el cumplimiento normativo y proteger el medio marino; La eficacia del proceso de tratamiento biológico dentro de estos sistemas determina directamente tanto la calidad del efluente como la eficiencia operativa general.

Entre las diversas tecnologías de tratamiento de aguas residuales disponibles, el biorreactor de membrana (MBR), que integra la tecnología de separación por membrana con el proceso de lodos activados, se ha convertido en una solución muy avanzada y representativa para el tratamiento de aguas residuales a bordo. Dentro de un sistema MBR, la membrana biológica sirve como medio central para la degradación de contaminantes, al mismo tiempo que desempeña un papel fundamental para lograr una separación sólido-líquido eficiente y garantizar una calidad estable del efluente durante todo el proceso de tratamiento.

Introducción a la tecnología de membranas

1. Clasificación de membranas

Según el tamaño de los poros, las membranas generalmente se clasifican en los siguientes cuatro tipos: ósmosis inversa (RO), nanofiltración (NF), ultrafiltración (UF) y microfiltración (MF).

⑴ Ósmosis inversa (RO):

Capaz de retener todas las sales disueltas y sustancias orgánicas con un peso molecular superior a 100 Daltons.

⑵ Nanofiltración (NF):

Su rendimiento de filtración se sitúa entre el de la ultrafiltración y el de la ósmosis inversa; puede retener partículas con un diámetro superior a 0,001 μm (1 nm).

⑶ Ultrafiltración (UF):

Capaz de retener partículas con diámetros que van desde 0,002 a 0,1 μm. Normalmente se utiliza para el pretratamiento por ósmosis inversa, la concentración de macromoléculas, la concentración fraccionada y la purificación de sales. (Nuestras unidades de tratamiento de aguas residuales marinas utilizan este tipo de membrana).

⑷ Microfiltración (MF): Capaz de retener partículas con diámetros que van desde 0,1 a 10 μm.

2. Clasificación de membranas de ultrafiltración

• Membranas sumergidas (internas)

• Membranas externas

3. Clasificación de Procesos MBR

Un biorreactor de membrana (MBR) consta principalmente de dos componentes: un módulo de membrana y un biorreactor. Según cómo se integran estos dos, los MBR se pueden clasificar en tres tipos: MBR externos, MBR internos (sumergidos) y MBR híbridos.

(1) MBR externo

En esta configuración, el módulo de membrana y el biorreactor se configuran por separado y funcionan de forma independiente, conectados mediante bombas y tuberías. Debido a que los componentes funcionan por separado, la interferencia mutua es mínima, lo que hace que el sistema sea más fácil de regular y controlar. Además, dado que el módulo de membrana está situado fuera del biorreactor, es más accesible para su limpieza o sustitución. Sin embargo, este tipo tiene un mayor consumo de energía; Se requiere una bomba de alta presión para generar un flujo cruzado de alta velocidad a través de la superficie de la membrana, lo que ayuda a retrasar la contaminación de la membrana.

(2) MBR interno

El módulo de membrana se coloca directamente dentro del biorreactor, una configuración también conocida como biorreactor de membrana sumergida (SMBR). El permeado (agua tratada) se extrae mediante gravedad, succión de una bomba o bomba de vacío. Debido a que el módulo de membrana está sumergido en el licor mezclado del biorreactor, es propenso a ensuciarse rápidamente. Además, la limpieza es relativamente complicada, ya que el módulo de membrana debe retirarse del reactor.

(3) MBR híbrido

En un MBR híbrido, el módulo de membrana se puede colocar dentro o fuera del biorreactor, y el permeado se extrae mediante succión o presión. Lo que distingue a este tipo es la inclusión de material de embalaje (medio) dentro del biorreactor, creando un sistema de tratamiento híbrido.

Dadas las complejas condiciones operativas a bordo de un barco, donde retirar las membranas para limpiarlas o reemplazarlas es muy inconveniente, este sistema utiliza una configuración de membrana interna (sumergida) con un método de limpieza in situ (en línea). Al igual que el principio de funcionamiento de una lavadora, este diseño elimina la necesidad de retirarlo y limpiarlo manualmente, lo que representa un enfoque muy innovador.