Reunión Informativa Anual 2010. Influencia de las condiciones hidrodinámicas sobre el taponamiento de una membrana sumergida en la zona superior de un reactor UASB Alejandra Cerón Vivas, Juan Manuel Morgan Sagastume y Adalberto Noyola Reunión Informativa Anual 2010. 14 y 15 de febrero, 2011

ANTECEDENTES BRM: Bio-reactor de membrana Total retención de biomasa Conjunto sumamente compacto Energía para presión de filtrado Taponamiento y limpieza

Configuraciones de membranas ESPIRAL FIBRA HUECA TUBULAR PLANA SOBRE SOPORTE

OBJETIVO PRINCIPAL Identificar el efecto de las condiciones hidrodinámicas y los mecanismos de taponamiento que se presentan en una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB que trata aguas residuales tipo municipal.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar la variación del flux crítico en una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB, tratando agua residual sintética y real, para diferentes condiciones de la membrana (nueva, después de limpieza física y química)   Analizar la influencia de las condiciones hidrodinámicas sobre la distribución del tamaño de partículas, las SPE y los PMS y cómo afectan al taponamiento de una membrana de ultrafiltración sumergida en un reactor UASB a escala laboratorio y piloto. Identificar, con base en autopsias de las membranas taponadas, las principales sustancias retenidas y relacionarlas con los mecanismos de taponamiento predominantes.

Sistema BRAM escala laboratorio Transductor presión Reactor UASB Bomba succión Bomba retrolavado TAD Efluente UASB Bomba alimentación Balanza electrónica

Membrana tubular sumergida Parámetro Escala Laboratorio Escala Piloto Proveedor Memos Tipo Tubular Material PVDF Corte de peso molecular (kDa) 100 Diámetro (mm) 9 Longitud (cm) 30 120 No. de tubos por módulo 1 7 Área (cm2) 85 2380

Filtración continua Condiciones de operación TRH 8 h TRH 4 h Temperatura (°C) 21 18 ± 1 pH 7,7 ± 0,1 7,5 ± 0,1 Flux (L•m-2•h-1) 5,0 ± 0,8 5.1 ± 1,0 PTM (kPa) < 40 DQO influente (mg•L-1) 397 ± 39 421 ± 24

RESULTADOS Flux crítico 10 Lm-2h-1

TRH = 8 h TRH = 4 h Parámetro (mg∙L-1) Muestra Promedio Desviación estándar   Inf 1035.6 68.6 1049.8 21.5 ST Efl 857.0 46.3 864.7 42.6 Per 307.0 361.0 641.2 297.8 450.0 84.1 415.6 49.7 STV 294.0 58.7 303.0 143.7 69.0 62.1 159.4 90.4 44.7 18.1 32.0 2.8 SST 43.2 17.1 11.6  1 - 32.7 12.9 20.0 5.7 SSV 29.2 11.5 12.3 TRH 8 H TRH 4 H DQO permeado(mg•L-1) 2 - 20 14 - 38 Remoción (%) 98 ± 2% 93 ± 3%

Nitrógeno amoniacal Fósforo disuelto

150 µm 20 µm TRH 8 h Tamaño de partícula 20 µm 80 µm TRH 4 h

PMS y SPE

Características de la filtración TRH 8 h

CONCLUSIONES Se estableció un valor de 10 L•m-2•h-1 como flux crítico para la membrana de ultrafiltración sumergida en la zona superior del reactor UASB alimentado con agua residual sintética. Este valor permite establecer el flux de operación de pruebas hidráulicas posteriores. El BRAM presentó remociones de DQO del 98 ± 2% para el TRH de 8 horas, mientras que para el TRH de 4 horas fue de 93 ± 3%.   Se presentó una notable retención de nitrógeno amoniacal y fósforo en la membrana desde el inicio de la filtración con el TRH de 8 horas, contrario a lo observado para el TRH de 4 horas en el que no hay mayor diferencia entre las concentraciones obtenidas en el efluente y el permeado, salvo el último día de filtración. El TRH afectó la distribución de tamaño de partícula encontrándose una reducción de este parámetro para el TRH de 4 horas y un incremento para el TRH de 8 horas.

Fondo Interno del II El Fondo de Investigación del II (A2) proporcionó los medios para dar continuidad y complementar el trabajo desarrollado con el proyecto SEP-CONACyT, 2008-2010. Permitió avanzar en la colaboración con el Grupo de Investigación en Ingeniería Molecular de Materiales del CFATA – UNAM Proporcionó recursos para desarrollar el proyecto de doctorado (ingeniería) de Alejandra Cerón Vivas (en curso)