Resumen de Advanced treatments for membrane fouling control in seawater desalination
Durante los últimos años, la escasez de agua ha ido creciendo hasta convertirse en uno de las mayores preocupaciones a nivel mundial. Para compensar este incremento de la demanda en agua, la desalinización de agua de mar por filtración sobre membranas de osmosis inversa aparece como una posible solución. Sin embargo, este proceso sufre un grave problema que limita la expansión de su aplicación: el ensuciamiento de la membrana. El ensuciamiento de la membranas consiste en la deposición sobre o dentro de la membrana de diferentes elementos presentes en el agua tales como iones precipitados, partículas y coloides, materia orgánica y microrganismos que pueden llevar a la formación de un biofilm en superficie de la membrana, fenómeno conocido como el bio-ensuciamiento.
Este trabajo de tesis trata de mejorar la línea de pre-tratamiento de desalinización de agua de mar por osmosis inversa para reducir el fenómeno de ensuciamiento en las membranas. Por este motivo, se estudiaron diferentes procesos de oxidación y desinfección, tales como la ozonización, la radiación ultravioleta (UV) sola y combinada con peróxido de hidrogeno (UV/H2O2). También, se estudió las posibilidades del carbón activo tanto como adsorbente como para soporte para el crecimiento de microrganismos (biofiltración). Se comparó los diferentes procesos mediante el análisis de los cambios en concentración de microrganismos (desinfección), cantidad y tipo de materia orgánica, concentración de coloides y partículas, potencial de ensuciamiento de las membranas.
El agua de mar objeto de estudio de este trabajo provenía del mar Mediterráneo de la costa noreste. Se caracterizan por tener una alta concentración en sales, cloruro de sodio en particular, lo que ad a lugar a posibles interacciones con los procesos de oxidación. Es bien conocido que los halógenos son conocidos por ser muy reactivos con los oxidantes como el ozono y los radicales hidroxilos. La presencia de materia orgánica, de microorganismos y de partículas se traduce en un potencial de ensuciamiento de las membranas confirmado por las diferentes medidas de este mismo por filtración sobre membranas de micro- y ultra-filtración Todos los procesos aplicados consiguieron en reducir la absorbancia UV en proporción bastante alta (20 - 75%). Sin embargo, las bajas dosis y la reacción preferencial de los oxidantes (ozono, radicales hidroxilos¿) o de la luz UV con los grupos funcionales aromáticos explica la baja mineralización (< 10 %) y el incremento de la biodegradabilidad de la materia orgánica. En comparación el carbón activado fue capaz de reducir el COT en alta proporciones (30 - 50%) cuando trabajo a mayor capacidad de adsorción. La biofiltración permitió remover una menor cuantidad de COT. Además, los mayores responsables del ensuciamiento que son los biopolímeros y los ácidos húmicos fueron eliminados por la filtración sobre el CA F400 en alta proporción 81 y 59% respectivamente. Por el contrario, la radiación UV radiación solo retiene 47 y 8% respectivamente. En cuanto a la presencia de biomasa, los tres procesos de oxidación consiguieron alcanzar una desinfección total con las dosis aplicadas. La filtración por CA no permitió retener bastante biomasa para considerarle un proceso de desinfección. Sin embargo, la retención de bacterias en el filtro permitió la formación de un biofilm en la superficie del carbón activado. Además, ambas tecnologías permitieron la reducción de los solidos suspendidos y de las partículas. Los procesos de oxidación llevaron a una descomposición de estos mientras los procesos de filtración solo retenían en el medio filtrante. Las acciones de cada proceso sobre los diferentes parámetros estudiados permitieron explicar las diminuciones del potencial de ensuciamiento de las membranas así como la resistencia a la filtración. Después de tratamiento se obtuvieron valores de MFI0.05 equivalentes a una reducción de más de 90%, lo que confirma que la eliminación de la biomasa, de las partículas, de la materia orgánica (especialmente hidrofobicas y/o de alto peso molecular) permite mejorar la filtrabilidad del agua. Ambas tecnologías permiten una alta reducción del potencial de ensuciamiento (físico y biológico) de las membranas y una disminución de la resistencia del pastel de filtración. En consecuencia se puede concluir en el interés de implementar esas tecnologías en la línea de pre-tratamiento de desalinización del agua de mar por osmosis inversa.
