Diseño de un biorreactor de membranas con carbón activo para reducir el ensuciamiento de las membranas causado por las Sustancias Poliméricas Extracelulares

Abstract

[ES] Con el fin de diseñar un BRM con carbón activo para reducir el ensuciamiento de las membranas producidas por las sustancias poliméricas extracelulares (EPS), se ha estudiado el efecto del carbón activo en diferentes formatos y concentraciones en la eliminación de estas sustancias. Para ello se comprobaron las propiedades adsorbentes de cada uno de los formatos y a diferentes concentraciones de carbón activo mediante ensayos “jar-tests” utilizando una muestra de licor de mezcla de una estación depuradora de aguas residuales. A continuación se realizó la caracterización química del licor de mezcla mediante los protocolos analíticos necesarios para medir las SMP (productos microbianos solubles: proteínas e hidratos de carbono) que quedaron en dichas muestras tras haber realizado el ensayo “jar-test”. Los métodos utilizados fueron el método micro BCA para el caso de las proteínas y el método de la antrona para el caso de los carbohidratos. Se realizaron varios ensayos de resistencia a la filtración en una planta piloto con un módulo de membrana de ultrafiltración. Con los resultados obtenidos y teniendo en cuenta los parámetros característicos del agua residual urbana sin vertido industrial, se ha dimensionado el biorreactor para el cual se han seleccionado módulos de membranas sumergidas en base a las necesidades de superficie de filtración, ubicadas en el mismo tanque y separadas por una pared que permite el paso del licor de mezcla por rebosadero. Se ha diseñado el sistema de aireación para mantener los niveles de oxígeno en ambas partes del tanque (biorreactor + membranas), así como el sistema de dosificación del CA para mantener la concentración necesaria en el biorreactor y alcanzar rendimientos de eliminación adecuados. También se ha incluido el diseño del sistema de limpieza química que se realizará a los módulos de membranas a través de los conductos de permeado.

[CA] Per tal de dissenyar un BRM amb carbó actiu per reduir l'embrutiment de les membranes produïdes per les substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS), s'ha estudiat l'efecte del carbó actiu en diferents formats i concentracions en l'eliminació d'aquestes substàncies. Aleshores, es van comprovar les propietats adsorbents de cadascun dels formats i a diferents concentracions de carbó actiu mitjançant assaigs "jar-tests" utilitzant una mostra de licor de mescla d'una estació depuradora d'aigües residuals. A continuació es va realitzar la caracterització química del licor de mescla mitjançant els protocols analítics necessaris per mesurar les SMP (productes microbians solubles: proteïnes i hidrats de carboni) que van quedar en aquestes mostres després d'haver realitzat l'assaig "jar-test". Els mètodes utilitzats van ser el mètode micro BCA per al cas de les proteïnes i el mètode de la antrona per al cas dels carbohidrats. Es van realitzar diversos assajos de resistència a la filtració en una planta pilot amb un mòdul de membrana d'ultrafiltració. Amb els resultats obtinguts i tenint en compte els paràmetres característics de l'aigua residual urbana sense abocament industrial, s'ha dimensionat el bioreactor per al qual s'han seleccionat mòduls de membranes submergides en base a les necessitats de superfície de filtració, ubicades en el mateix tanc i separades per una paret que permet el pas del licor de mescla per sobreeixidor. S'ha dissenyat el sistema de ventilació per mantenir els nivells d'oxigen en les dues parts del tanc (bioreactor + membranes), així com el sistema de dosificació del CA per mantenir la concentració necessària en el bioreactor i assolir rendiments d'eliminació adequats. També s'ha inclòs el disseny del sistema de neteja química que es realitzarà als mòduls de membranes a través dels conductes de permeat.

[EN] In order to design a BRM with activated charcoal to reduce the fouling of the membranes produced by the extracellular polymeric substances (EPS), the effect of the active carbon in different formats and concentrations in the elimination of these substances has been studied. For this purpose, the adsorbent properties of each of the formats and different concentrations of activated carbon were tested by means of jar-tests using a mixture liquor sample from a sewage treatment plant. The chemical characterization of the activated sludge was then performed using the analytical protocols necessary to measure the SMP (soluble microbial products: proteins and carbohydrates) that were left in these samples after the jar-test. The methods used were the micro BCA method for the case of proteins and the antrone method for the case of carbohydrates. Several filtration resistance tests were performed in a pilot plant with an ultrafiltration membrane module. With the results obtained and taking into account the characteristic parameters of urban wastewater without industrial dumping, the bioreactor has been dimensioned for which submerged membrane modules have been selected based on the filtration surface needs, located in the same tank and Separated by a wall which allows the mixing liquor to pass through the overflow. The aeration system has been designed to maintain oxygen levels in both parts of the tank (bioreactor + membranes) as well as the AC dosing system to maintain the necessary concentration in the bioreactor and achieve adequate disposal efficiencies. Also included is the design of the chemical cleaning system to be made to the membrane modules through the permeate ducts.