¿Por qué usar Oxígeno Líquido (LOX) en procesos MBR?
Los Bioreactores de Membrana (Membrane BioReactor – MBR) son eficientes para el tratamiento de aguas industriales complejas, con elevada carga o gran variabilidad anual, es decir, cuando son necesarios altos valores de edad del fango, mayor presencia de microorganismos o tratar cargas temporales en época de campaña hasta diez veces mayores que durante el resto del año. En estos casos, el espacio dedicado a la depuradora cobra gran importancia y en muchos casos ésta es casi la única alternativa.
Los MBR son una versión de los sistemas de fangos activos en los que el método de separación sólido/líquido confiere al proceso una serie de ventajas, para empezar consigue mayor calidad de efluente en términos de sólidos y reducción de patógenos (factor determinante en función de las exigencias de vertido final). Pero su principal ventaja es la capacidad de contener mayor concentración de biomasa que los procesos convencionales. Este hecho no sólo implica la posibilidad de reducir el volumen del proceso sino que le aporta flexibilidad ante cargas variables y capacidad de ampliación frente a demandas crecientes de tratamiento. Además, se trata de un proceso robusto que soporta las consecuencias que esas variaciones provocan en las características del fango, especialmente en su decantabilidad, ya que no afecta a la eficiencia del proceso.
Si se opta por usar membranas desde el diseño del proceso para intensificar y compactar el tratamiento, a continuación explicamos por qué se debe pensar de igual manera para dimensionar el sistema de oxigenación.
FACTORES DETERMINANTES EN EL USO DE OXÍGENO EN MBR
Uno de los principales factores limitantes en el dimensionado del MBR es el sistema de aireación. Para tratar la máxima carga esperada es necesario tener la capacidad de transferir la cantidad necesaria de oxígeno que se prevé que demandarán los microorganismos. Los requerimientos energéticos de los sistemas de aireación tradicionales se ven notablemente afectados por la presencia de sólidos (gráfica 1-representado por el factor alfa).
Gráfica 1. Comparativa eficiencia de transferencia de oxígeno en función de la concentración de sólidos totales en suspensión del licor mezcla.
Otro factor importante e influyente es el aumento de la temperatura (gráfica 2) ya que dispara el consumo energético de las soplantes para hacer frente al descenso del oxígeno de saturación.
Gráfica 2. Efecto del aumento de temperatura con el factor de energía.
Por otro lado, el hecho de que los sistemas de aireación estén acotados respecto a la velocidad de transferencia de oxígeno por unidad de volumen (OTR) hasta valores entre 1500 – 2000 gO2/m3/d determina como factor limitante el volumen mínimo que debe tener un reactor para las cargas de diseño. A partir de ese valor, aportar más aire únicamente conlleva a que ese extra de aire adicional escape a la atmósfera sin causar ningún efecto. Es decir, el uso de sistemas de oxigenación basados en aire anula la gran ventaja de los MBR para crear depuradoras más compactas y flexibles.
Gráfica 3. Variabilidad anual de una empresa de la industria alimentaria.
Nippon Gases ha logrado ampliar la capacidad de numerosos MBR sin requerir nuevas inversiones, sustituyendo el sistema de aireación por un sistema de inyección del oxígeno puro y asesorando el modo óptimo de operar el proceso biológico ajustando los consumos de oxígeno a las necesidades de la planta y del proceso, gracias al control y seguimiento que proporciona nuestro sistema AqScan® convirtiendo a esta monitorización y control online en un factor imprescindible para el diseño del proceso con el uso de oxígeno verificando la mejor eficiencia de proceso con respecto al aire en situaciones de alta carga, alta presencia de sólidos y alta temperatura.
Es decir, la capacidad del oxígeno puro de ser transferido a los microorganismos hasta 5 veces más rápido que el aire, hace que el proceso MBR conserve y mejore las ventajas, eficiencia y flexibilidad que tienen ante situaciones de tratamiento de aguas complejas.
Gráfica 4. Datos online de OUR generados por AqScan.
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