Ultrafiltración de agua superficial con fines de reutilización: mecanismos de taponamiento de membrana

Abstract

La ultrafiltración es una alternativa de potabilización a partir de agua superficial de gran interés debido a la creciente demanda mundial de agua dulce. Sin embargo, el ensuciamiento de membrana es uno de sus principales desafíos, porque reduce el rendimiento de permeado y la vida útil de los filtros de membrana. El objetivo de la presente tesis es dilucidar los mecanismos de bloqueo de poro en membranas con distinto corte molecular (100, 30 y 10 kDa) durante ultrafiltración a presión constante de agua superficial, de modo que se puedan sugerir procesos de limpieza para extender su vida útil. Las muestras fueron colectadas en una sección del río Tena (Napo, Ecuador) previa a la zona urbana de la ciudad con el mismo nombre. Se cuantificaron los principales parámetros físico-químicos del agua cruda y del efluente de ultrafiltración con membranas de 100, 30 y 10 kDa. A través de modelado matemático, se identificó la secuencia de bloqueo de poro que sigue cada membrana. Se reportan modelos combinados que comienzan con bloqueo intermedio, seguidos de bloqueo estándar y completo (o viceversa), y terminan en la formación de torta. Para todas las membranas, la disminución del flujo se relacionó con los mecanismos de bloqueo durante las primeras etapas, y con la formación de torta durante las últimas etapas de filtración. En base a los resultados de resistencia específica, porosidad, altura, dimensión fractal de la torta y tasas de acumulación de componentes físico-químicos, se propone una teoría de formación del biofouling. El análisis de los mecanismos de bloqueo en relación a las propiedades hidráulicas y estructurales de la torta, destacan su relevancia en el ensuciamiento irreversible y elección del método de limpieza de membrana