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Instituto Universitario del Agua y las ciencias Ambientales (IUACA),Universidad de Alicante
Karen VivianaMora Cabrera*, Daniel Prats Rico, Arturo Trapote Jaume
La electrocoagulación, una alternativa para la disminución del ensuciamiento de la membrana.
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Índice
Biorreactor de membrana
Problemática
Objetivos
Metodología
Resultados
Conclusiones
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Biorreactores de Membrana (MBR)
La tecnología de Biorreactor de Membrana(MBR) se puede definir como lacombinación de dos procesos, degradaciónbiológica y separación por membrana.
Este sistema ha mejorado la producción deefluentes de alta calidad, disminuyendo elcoste y la necesidad de terreno para serimplementado, razón por la cual lautilización de esta tecnología está en augecreciente.
Biorreactores con membranas sumergidas (Delgado 2015)
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Problemática
Fuente: Scopus, subject article title, abstract, keywords; palabras clave: ("membrane fouling" OR "fouling" AND "MBR" OR "membrane bioreactors").
Fecha: 08.10.18 (Lyvia.et.al 2018)
Evolución de las publicaciones sobre el ensuciamiento de membranas en la operación del MBR
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Tipos de ensuciamiento
Los tres mecanismos principalesresponsables por el ensuciamiento de lamembrana son:• Que se atribuye a estrechamiento del
poro, la sorción de sustancias solubles ymicro-coloidales que tienen un tamañomucho más pequeño que el tamaño delporo de la membrana.
• Obstrucción de poros debido a ladeposición de partículas que tienen untamaño similar al del poro.
• Formación de capas de torta en lasuperficie de la membrana debido a ladeposición de sustancias (Metcalf &Eddy 2003).
Ensuciamiento de la membrana por: (a) obstrucción de los
poros (b) formación de una capa de lodo superficial (Meng
et al. 2009a)
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Adaptado de Meng et al. (2017)
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OBJETIVOS
• Influencia de la electrocoagulación en el ensuciamiento de la membrana
•Estudio de las Sustancias Poliméricas Extracelulares (EPS)
• Verificar el efecto de la densidad de corriente en la calidad del efluente:
•Estudiar los rendimientos en cuanto a eliminaciónde materia orgánica.
•Estudiar los rendimientos en cuanto al potencial dereducción de nutrientes (nitrógeno total, amonio yfósforo total).
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Materiales y Métodos
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Esquema planta piloto
Elaboración propia
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Planta híbrida
• Membrana de Ultrafiltración (0.03 μm)
• Tipo Fibra hueca
• Área de filtración: 0.5 (m²)
• Permeabilidad: 21 L/m².h.bar
• Flujo: 5.6 L/m².h.
• Ciclos: 10min/ 1min
• Ánodo: aluminio
• Cátodo: Acero inoxidable
• Electro-coagulación: ON/OFF 5min/10min
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Electro-biorreactor de membrana sumergida(SMEBR)
Esquema SMBR Fuente:(Bani-Melhem and Elektorowicz 2010; Hasan, Elektorowicz, and Oleszkiewicz 2014)
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Sistema de Electrocoagulación
Martínez 2007
(Martínez, F., 2007)
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Experimentación
La primera fase de experimentación se realizó operando MBR convencional sin electrocoagulación.
Se realizo experimentación con densidades de corriente de 5A/m², 10A/m² y 15A/m²
Se realizaron análisis de nutrientes (NT, PT, NH₄) y materia orgánica (DQO)
Medición de EPS totales
Control de parámetros operacionales (pH, conductividad, Potencial, SST, SSV)
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Resultados
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0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0A/m2 5A/m2 10A/m2 15A/m2
Porc
enta
je
Densidad de corriente
UASB SMBR Global
Porcentaje de Eliminación DQO
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Porcentaje de Eliminación Global de PT
41.66
95.26 98.96 98,69
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0A/m2 5A/m2 10A/m2 15A/m2
Porc
enta
je
Densidad de corriente
PT
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Sin Electro
-0,4500
-0,4000
-0,3500
-0,3000
-0,2500
-0,2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15P
resi
ón
kPa
/día
Fases de operación(días)
0A/M2
ΔP= 1,615 kPa/día
Operación Normal
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Densidad de Corriente 5A/m²
-0,415
-0,410
-0,405
-0,400
-0,395
-0,390
-0,385
-0,380
-0,375
-0,370
-0,365
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Pre
sió
n k
Pa/d
ía
Fases de operación (días)
5A/M2
Lineal (5A/M2)ΔP= 0,277 kPa/día
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0A/m²
-0,530
-0,510
-0,490
-0,470
-0,450
-0,430
-0,410
-0,390
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Pre
sió
n k
Pa/d
ía
Fases de operación (días)
10 A/M2
Lineal (10 A/M2)
ΔP= 0,770 kPa/día
Densidad de Corriente 10A/m²
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0A/m²
-0,400
-0,350
-0,300
-0,250
-0,200
-0,150
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Pre
sió
n k
Pa/d
ía
Fases de operación (días)
15A/M2
Lineal (15A/M2)
ΔP: 0,86 kPa/día
Densidad de Corriente 15A/m²
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Sustancias Poliméricas Extracelulares (SPE)
Densidad de corriente
EPS SOLUBLE (mg/L)% de remoción frente
a 0A/m2 (solubles)
0 A/m² 113,39
5 A/m² 110,85 2,243
10 A/m² 26,39 76,730
15 A/m² 44,86 60,435
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Conclusiones
• Se observa que estas densidades decorriente ayudan a la disminución delensuciamiento de la membrana,reduciendo la presión transmembranaen un 82.8% con una densidad decorriente de 5A/m2; 52,2 y 46,75% conuna densidad de 10 y 15 A/m2
respectivamente.
• Así mismo, se logra la remoción deDQO, Amonio y NT, en un 98%, 76% y30% respectivamente en el sistemaglobal.
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Conclusiones
• Se observo que la densidad de corriente de10A/m2 es la más favorable para ladisminución de las EPS solubles,carbohidratos y proteínas,aproximadamente en un 76% teniendo encuenta que estas son las encargadas delensuciamiento de la membrana.
• Los rendimientos de eliminación defósforo en el sistema SMEBR lograronincrementarse hasta un 98% encomparación al MBR, demostrando quela tecnología SMEBR fue altamenteeficiente en la eliminación de estenutriente.
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Agradecimientos
Esta investigación forma parte delproyecto del Ministerio de Economía yCompetitividad “Eliminación decontaminantes emergentes medianteprocesos anaerobios y aerobios en serie ytratamientos complementarios: sistemacombinado UASB +SMEBR + O3/AC”, ref.CTM2016-76910-R, del Instituto del Aguay las Ciencias Ambientales (IUACA) de laUniversidad de Alicante. Adicionalmenteesta investigación está siendoparcialmente financiada por la GeneralitatValenciana a través de una ayuda SantiagoGrisolía, ref. GRISOLÏAP/2017/173.
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Instituto Universitario del Agua y las ciencias Ambientales (IUACA), Universidadde Alicante
Karen VivianaMora Cabrera*, Daniel Prats Rico, Arturo Trapote Jaume
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