Flujo del proceso y cálculo del diseño del MBR (biorreactor de membrana)
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- 2024/11/6
Resumen
El proceso MBR es un paso clave en el tratamiento de aguas residuales. A continuación, presentaré el flujo del proceso MBR (Biorreactor de Membrana) y el cálculo del diseño.
Flujo del proceso y cálculo del diseño del MBR (biorreactor de membrana)
Flujo del proceso MBR
El flujo del proceso MBR (Biorreactor de Membrana) consta principalmente de los siguientes pasos:
1. Pretratamiento:
Las aguas residuales que ingresan al sistema MBR se someten a una filtración preliminar para eliminar las impurezas sólidas grandes y las partículas suspendidas, lo que reduce la carga en el procesamiento posterior, generalmente utilizando pantallas o tanques de sedimentación.
2. Reacción biológica:
Las aguas residuales pretratadas ingresan al biorreactor, donde los microorganismos presentes en los lodos activados degradan la materia orgánica. Generalmente, se mantiene una determinada concentración de lodos (MLSS) y oxígeno disuelto (OD) para promover la eliminación de contaminantes orgánicos.
3. Separación por membrana:
Tras el tratamiento biológico, las aguas residuales se someten a una separación sólido-líquido mediante módulos de membrana (generalmente membranas de fibra hueca o de lámina plana). El tamaño de poro de la membrana suele ser inferior a 0,1 micras, lo que atrapa eficazmente los microorganismos y la mayoría de los sólidos en suspensión.
4. Tratamiento de efluentes:
El agua tratada mediante separación por membrana, conocida como permeado de membrana, generalmente puede descargarse directamente o reutilizarse tras una desinfección adicional. La calidad del efluente puede cumplir o superar los estándares de aguas superficiales de Clase IV.
5. Retorno de lodos:
Una parte del lodo concentrado se devuelve al biorreactor para mantener una cierta concentración de lodos activados, lo que favorece el metabolismo microbiano normal. El exceso de lodos puede eliminarse o tratarse según sea necesario.
6. Limpieza y mantenimiento:
Los módulos de membrana se limpian periódicamente tanto física como químicamente para evitar incrustaciones y obstrucciones, garantizando así el flujo y la vida útil de la membrana.
Cálculo del diseño de la capacidad del MBR
El diseño y cálculo de la capacidad del sistema MBR generalmente implica los siguientes pasos y parámetros para determinar la cantidad de membranas y la escala del sistema en función del volumen de aguas residuales y los requisitos de calidad de entrada/salida:
1. Determinar el volumen de agua de tratamiento
2. Calcular el área de la membrana
Fórmula: A = Q / (J x 24)
3. Número de módulos de membrana
Fórmula: N = A / A_unidad
4. Sólidos suspendidos en licor mixto (MLSS)
5. Demanda de aire
Fórmula: Q_aire = SADm x A
6. Sistema de control y frecuencia de limpieza
Ejemplo de cálculo:
Supongamos que el volumen de tratamiento diario es de 1000 m³/d, el flujo de membrana J es de 20 L/m²·h y el área de cada módulo de membrana es de 50 m².
1. Calcular el área total de la membrana: A = 1000 / (20 * 24) = 2,08 m²
2. Calcular el número de módulos de membrana: N = 2,08 / 50 ≈ 42 módulos
Con estos cálculos, se puede determinar el número de módulos de membrana, el volumen de aireación y la configuración del sistema MBR. En la práctica, los ajustes suelen realizarse en función de los requisitos específicos del proyecto, la calidad del afluente, las normas del efluente y los datos del proveedor de membranas.