Tecnología de Membrana

Partículas

La polución de membranas por partículas puede ser definida como material suspendido y coloidal, que absorbe la membrana. Los sólidos taparán la membrana, causando que el agua que necesita tratamiento no pueda pasar. Cuando la membrana esté taponada, se necesitará más presión para que sea posible el tratamiento usual del agua. Esto hace que los costos de energía aumenten.

Incrustación

La incrustación se denomina como la deposición de partículas en una membrana, causando un taponamiento. Es un efecto no deseado que puede ocurrir durante los procesos de Nanofiltración y Ósmosis Inversa. La incrustación causa un alto consumo de energía y un corto ciclo de vida de las membranas ya que necesitan ser limpiadas de manera más frecuente.

La Nanofiltración y la Ósmosis Inversa son procesos frecuentemente aplicados para la obtención de agua potable a partir de agua subterránea o agua superficial. Durante este proceso es requerida una alta conversión, ya que esto limitará la pérdida de materias primas y energía. Dependiendo de la conversión, alrededor del 75 al 90 porciento del agua de alimentación será convertida en el producto deseado.

Durante el proceso, el concentrado de membrana absorbe las sales. Las sales inorgánicas como el carbonato de Calcio y el sulfato de Bario, que son insolubles en agua, pueden volverse sobresaturadas. Esto hace que se precipiten. Es más probable que ocurra la precipitación de sales insolubles en agua en la membrana, cuando la conversión es alta.

La incrustación causa que el flujo nominal disminuya. Las consecuencias son, como se ha mostrado antes, un alto gasto de energía, un incremento en la frecuencia de limpieza y un ciclo de vida más corto para las membranas. Esto causa que el proceso de tratamiento de agua por membrana sea mucho más costoso.

Adherir ácidos o antiincrustantes al sistema puede prevenir la precipitación de sales. Los ácidos hacen que disminuya la sobre saturación de carbonato de Calcio, mientras que los antiincrustantes hacen que disminuyan los niveles de precipitación.

Una unidad de filtración por membrana funciona óptimamente con la conversión máxima y una mínima dosis de ácidos y antiincrustantes, sin que ocurran incrustaciones.

Bioincrustación

La contaminación biológica, conocida como Bioincrustación, ocurre más frecuentemente durante los procesos de Nanofiltración y Ósmosis Inversa. Esto causa que las membranas no puedan ser desinfectadas con Cloro, para matar bacterias. La Bioincrustación en Nanofiltración o membranas de Ósmosis Inversa, probablemente es el tipo de contaminación menos comprendido que puede ocurrir en sistemas de membrana. Esto puede adjudicarse al complejo crecimiento de bacterias microbiológicas. Estos microorganismos tienen efectos dañinos, frecuentemente irreversibles en sistemas de Nanofiltración y Ósmosis Inversa.

Los tipos de microorganismos, sus factores de crecimiento y concentración en un sistema de membrana depende ampliamente de factores críticos, tales como temperatura, presencia de luz solar, pH, concentraciones de Oxígeno disuelto y la presencia de nutrientes orgánicos e inorgánicos.

Los microorganismos pueden entrar al sistema a través de agua, aire o ambos.

Las bacterias aerobias (Oxigeno-dependientes) usualmente viven en un ambiente de calor, de agua superficial iluminada por el sol, con un alto contenido de Oxígeno disuelto, un pH de 6.5 a 8.5 y abundancia de nutrientes orgánicos e inorgánicos.

Las bacterias anaerobias (Oxigeno-independientes), por otra parte, usualmente están presentes en sistemas cerrados con poco o nada de Oxígeno disuelto y se activan cuando está presente una cantidad suficiente de nutrientes. Esto puede ser materia orgánica o la presencia de algas muertas.

Ambos tipos de bacteria pueden estar presentes dentro del mismo sistema. Hay bacterias que pueden cambiar entre condiciones aerobias y anaerobias y viceversa. Su naturaleza depende del estado del agua.

Uno de los tipos más abundantes de Bioincrustación se origina durante el pretratamiento de sistemas de Ósmosis Inversa y en partes de sistemas de membrana que pueden promover el crecimiento de algas. Las partes del sistema de membrana que son expuestas a la luz solar o contienen agua estancada pueden causar el crecimiento de algas para expandirse.

La luz solar cumple un rol importante en el proceso de fotosíntesis para el crecimiento de las algas. La cantidad de luz solar determina la cantidad de oxígeno que es producida. Las bacterias aerobias, las cuales son Oxígeno-dependientes, necesitan el Oxígeno producido por algas cuando el contenido de Oxígeno disuelto en el agua de alimentación no satisface la cantidad que necesitan para realizar el metabolismo.

Mientras las algas mueren, se convierten en una fuente de alimento para las bacterias, ya que lanzan nutrientes orgánicos que las bacterias necesitan para crecer en un sistema de membrana.

Otro tipo de Bioincrustación en un sistema de membrana es la unión de bacterias a las paredes interiores de las tuberías. Las esquinas y vías sin salida son lugares en una tubería donde las bacterias se pueden absorber.

Después de que las bacterias se han absorbido en la pared, se forman las primeras partes de una biopelícula. El tamaño de la biopelícula aumentará mientras la bacteria se continúe multiplicando y mientras la materia orgánica muerta absorba las estructuras de dicha biopelícula. A pesar de que las biopelículas influyen en el flujo del agua, aún atraen pequeños sólidos suspendidos y microorganismos. Los depósitos de biopelículas adquieren un tono fuerte y coherente que es muy difícil de remover. Eventualmente, partes de la biopelícula serán liberadas y diseminadas a través de los componentes del sistema, incluyendo las membranas. Cuando estas están unidas a la membrana, los microorganismos empiezan a multiplicarse, usando nutrientes que están presentes en el agua de alimentación. Como resultado, una biopelícula se desarrollará en la membrana, lo que sobrecargará el flujo de agua de alimentación a través de la membrana. Esto da como resultado una alta presión, la cual genera costos más altos en el sistema y daños irreparables en las membranas.

Incluso, puede ocurrir que algunos materiales de membrana son ambientes adecuados para el crecimiento de microorganismos, haciendo que las membranas estén completamente destruidas en un corto periodo de tiempo.