¿Qué es un biorreactor de membrana?
Un biorreactor de membrana (MBR) es un proceso que combina una unidad de membrana de microfiltración o ultrafiltración con un reactor biológico, y hoy en dia se usa ampliamente en plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) tanto municipales como industriales.
1) Reactor biológico:
En un proceso de tratamiento de aguas residuales, un reactor biológico es una unidad de proceso diseñada específicamente para soportar un ambiente biológicamente activo, es decir, donde las bacterias y los protozoos (la llamada biomasa o lodo activado) crecen y consumen algunos (o todos) los contaminantes dentro de las aguas residuales crudas.
Los reactores biológicos pueden ser aeróbicos (para eliminar la materia orgánica y oxidar el amoníaco a nitrato), anóxicos (para eliminar el nitrógeno de los nitratos a gas nitrógeno) o anaeróbicos (para eliminar la materia orgánica), dependiendo de la presencia de oxígeno y nitratos o de su ausencia. Normalmente, las membranas se instalan después de biorreactores aeróbicos o anaeróbicos (respectivamente, procesos MBR y AnMBR).
Hay tres tipos de reactores biológicos:
Biorreactores de crecimiento suspendido, donde la biomasa crece formando flóculos;
Biorreactores de crecimiento adheridos (o biopelículas), donde la biomasa crece adherida a soportes;
Biorreactores híbridos, que combinan biomasa de crecimiento suspendida y adherida.
Normalmente, los biorreactores de crecimiento suspendido son la opción preferida para los procesos MBR. Si se diseñan adecuadamente, también se pueden utilizar biorreactores híbridos.
2) Membranas:
En el proceso MBR, las membranas actúan como un dispositivo de separación sólido-líquido, manteniendo la biomasa dentro del reactor biológico antes de descargar el efluente tratado. Básicamente, reemplazan a los clarificadores utilizados en los sistemas convencionales de lodos activados (CAS).
En aplicaciones MBR se pueden utilizar membranas de micro (MF) y de ultrafiltración (UF). Normalmente, las membranas UF son la opción preferida debido a sus características de separación superiores (pudiendo eliminar también algunos coloides y virus) y su menor tendencia a la incrustación (debido al tamaño de poro más pequeño, tienen un menor riesgo de obstrucción de los poros).
Hay tres tipos de geometrías de membrana utilizadas para los MBR:
Fibra hueca (HF);
Lámin plana (FS);
Tubular (o multitubular, MT).
Las membranas enrolladas en espiral (SW) no son adecuadas para aplicaciones MBR debido a su sensibilidad al contenido de sólidos suspendidos.