MXPA05008707A - Metodo para mejorar el flujo en un biorreactor de membr - Google Patents

Metodo para mejorar el flujo en un biorreactor de membr

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MXPA05008707A
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reactors
chloride
cationic
salt
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Seong-Hoon Yoon
Ingmar H Huisman
Jeroen A Koppes
John H Collins
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Nalco Co
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Abstract

La invención pertenece a un(os) método(s) para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana al adicionar una cantidad efectiva de polímeros catiónicos, anfóteros y zwitteriónicos. El biorreactor de membrana impactado por la adición de estos polímeros estádiseñado de una combinación de reactores anaeróbicos, reactores anóxicos y reactores aeróbicos, y digestores anaeróbic

Description

MÉTODO PARA MEJOEA EL FLUJO EN ON BIORREACTOR DE MEMBRANA Campo de la Invención Esta invención se relaciona con el uso de polímeros catiónicos, anfóteros o zwitterionicos solubles en agua, o una combinación de estos para incrementar el flujo de agua a través de las membranas en los biorreactores de membrana.
Antecedentes de la Invención La unidad de biorreacción de membrana (MBR, por sus siglas en inglés) combina dos procesos básicos: la degradación biológica y la separación con membrana en un solo proceso donde los sólidos suspendidos y los microorganismos responsables de la biodegradación se separan del agua tratada por medio de una unidad de filtración con membrana. La totalidad de la biomasa se confina dentro del sistema, proveyendo tanto el control del tiempo de residencia de los microorganismos en el reactor (añe amiento del licor mezclado) así co o la desinfección del efluente. En general, el afluente ingresa al biorreactor, donde se pone en contacto con la biomasa. La mezcla se filtra a través de la membrana utilizando una bomba, presión de agua o una combinación de ambas. El filtrado se descarga del sistema mientras la totalidad de la biomasa se mantiene en el biorreactor. REF.: 166016 El filtrado se descarga del sistema mientras la totalidad de la biomasa se regresa al biorreactor. El licor mezclado en exceso se bombea hacia fuera para mantener un añe amiento constante del licor mezclado, y la membrana se limpia regularmente con agua limpia a contracorriente, con lavado químico o ambos . Las membranas utilizadas en la unidad MBR incluyen la ultra- y microfiltración, revestimiento interno y externo, fibras huecas, tubular y plana, orgánica, metálica, cerámica y las similares. Las membranas preferidas para la aplicación comercial incluyen fibras huecas con un ultrafiltro con revestimiento exterior, ultrafiltro con placa plana y fibras huecas con un microfiltro con revestimiento exterior. El tamaño preferido del poro de la membrana es de 0.01-5 micrones. En el proceso del biorreactor de membrana (MBR) aeróbico, la obstrucción de la membrana siempre ha sido un problema significativo limitante del desempeño hidráulico del proceso. Debido a la obstrucción de la membrana, el rendimiento o flujo del MBR generalmente disminuye y se requieren más membranas para compensar la pérdida de rendimiento. Recientemente, diferentes resultados de investigación (Nagao a et al., 1996, 1998; Lee et al., 2002) han mostrado que una de las principales causas de la obstrucción de la membrana son los biopolímeros, los cuales incluyen polisacáridos y proteínas secretadas por la biomasa presente en el licor mezclado del MBR. Además, se han reportado diferentes incrustaciones inorgánicas formadas en los biorreactores, donde las concentraciones de sal en el afluente fueron relativamente altas . Como un resultado de la formación de incrustación en la superficie de la membrana, el desempeño de la membrana se redujo significativamente (Huisman, 2005; Ognier, 2004) . Para prevenir la obstrucción de la membrana originada por los biopolímeros, se desarrollaron métodos que utilizan polímeros catiónicos que no reaccionan con las membranas cargadas negativamente en contacto con el licor mezclado (Collins and Sal en, 2004) . En este método, diferentes polímeros se adicionan directamente al MBR aeróbico usualmente al tanque de aireación y estos polímeros reaccionan con los biopolímeros. Las partículas resultantes, que consisten de biopolímeros y polímeros, han disminuido considerablemente la tendencia de obstrucción de la membrana. Los mismos biopolímeros de polisacáridos y proteínas producidos microbiológicamente derivados en los MBR que originan la obstrucción de la membrana también se sabe que forman espuma en el licor mezclado del MBR. Esto es porque estos compuestos contienen diferentes grupos funcionales tensoactivos que ayudan a estabilizar la espuma en la interfase del aire-agua. Además, los MBR frecuentemente contienen cantidades significativas de microorganismos filamentosos que se han correlacionado con la formación de espuma. Tanto los biopolímeros como los microorganismos filamentosos reaccionan con los polímeros catiónicos descritos en esta invención. El trabajo previo ha mostrado que la reducción de espuma o la eliminación de espuma siempre ocurre al mismo tiempo que se ha observado que el polímero catiónico mejora el flujo de la membrana. (Richard, 2003) . Entre tanto, los tanques anóxicos y anaeróbicos que se están instalando gradualmente en los MBR para incrementar las eficiencias de remoción de nitrógeno y fósforo. En estas condiciones la biomasa aeróbica periódicamente se expondrá a condiciones de escaso oxígeno mientras la biomasa anaeróbica se expondrá a condiciones aeróbicas, ya que los licores mezclados se reciclan entre condiciones de rico en oxígeno y escaso en oxígeno . Por lo tanto la biomasa producirá más biopolímeros debido a la coacción de oxígeno . Además de la generación acelerada de biopolímero desencadenada por las concentraciones de oxígeno cíclicas, la generación de biopolímero también puede acelerarse por las bajas condiciones de oxígeno disuelto (DO, por sus siglas en inglés) en los tanques anóxicos y anaeróbicos (Calvo et al., 2001) . La evidencia más directa de la obstrucción acelerada de la membrana con una situación de bajo DO se obtuvo en el experimento de Kang et al . , (2003). En su experimento, se utilizó gas de nitrógeno para limpiar a chorro continuamente las membranas sumergidas, mientras se proporcionó aire a través de boquillas separadas al área superior en donde no se colocaron membranas. El flujo del filtrado se mantuvo constante a 20 L/m2/h. Tan pronto se detuvo el suministro de aire, el TMP empezó a incrementarse y el DO empezó a disminuir. Por consiguiente, si se instalaron tanques anóxicos y/o anaeróbicos en un proceso MBR, el contenido de biopolímero en el licor mezclado será mayor que en los otros MBR que solo tienen tanques de aireación. Por lo tanto si el MBR contiene reactores anóxicos y anaeróbicos, el método previo (John et al., 2004) será considerablemente menos efectivo en términos de mejora de la dosificación y flujo. Además, el método previo no sería efectivo en MBR anaeróbicos, los cuales incluyen digestores anaeróbicos como un solo biorreactor o uno de los biorreactores . Es necesario un método más efectivo y económico, que permite el mejor desempeño y menor dosificación. Además del problema del biopolímero, actualmente, se ha reportado la obstrucción inorgánica en diferentes MBR (Huisman, 2005; Ognier et al., 2002). Esta obstrucción inorgánica generalmente consiste principalmente de carbonato de calcio (CaC03) y/o fosfato de calcio, los cuales pueden precipitar en el tratamiento biológico aireado de agua residual o directamente sobre la membrana ("incrustación"). La incrustación inorgánica también incluye óxidos de hierro.
La aireación en el tanque de tratamiento (y en el tanque de membrana) puede originar la obstrucción inorgánica por diferentes rutas. Por ejemplo, la aireación origina que el C02 disuelto salga del agua residual y esto carga el equilibrio de la reacción (1) a la derecha.
HC03" <=» C03 + C02(g) (1) El carbonato (C032-) formado por la reacción (1) precipita con el calcio que está presente en al agua residual para formar CaC03 (piedra caliza) . Sin embargo, la reacción (1) originará un incremento en el pH, que favorecerá la precipitación de fosfato de calcio y óxido de hierro. La precipitación de los carbonatos y fosfatos se llevará a cabo parcialmente en el volumen de agua residual y esto formará pequeñas partículas, de las cuales la mayoría se retendrán por las membranas. Esta precipitación también se llevará a cabo en todas las superficies, entre las cuales está la superficie de la membrana.
Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana del cual el afluente tiene una concentración de sales de óxidos inorgánicos suficiente para originar la incrustación o formar condiciones de obstrucción inorgánica al adicionar una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitterionicos, o una combinación de estos al biorreactor de membrana. El biorreactor de membrana también puede comprender uno o más reactores aeróbicos . El reactor de membrana también puede comprender una combinación de al menos dos de los siguientes reactores : reactores anaeróbicos , anóxicos y aeróbicos . La presente invención también proporciona un método para mejorar el flujo de un biorreactor de membrana que está hecho al menos de dos de los siguientes tipos de reactores : reactores anaeróbicos, anóxicos y aeróbicos. Se agrega una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitterionicos o una combinación de estos a este tipo de biorreactor de membrana. La presente invención también proporciona un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana que comprende uno o más digestores anaeróbicos. Se agrega una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitterionicos o una combinación de estos a este tipo de biorreactor de membrana. La presente invención también provee un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana que comprende uno o más digestores anaeróbicos, y uno o más reactores aeróbicos . Se agrega una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitterionicos o una combinación de estos a este tipo de biorreactor de membrana.
Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un esquema de un ejemplo típico del MBR, que consiste de un solo tanque de aireación, y donde 1 se correlaciona con el agua residual (COD = 50-30,000 mg/L), 2 se correlaciona con un tanque de aireación, 3 se correlaciona con las membranas, 4 se correlaciona con el efluente obtenido por bombeo o gravedad, y 5 se correlaciona con la adición del polímero . La Figura 2 es un esquema del ejemplo típico del MBR, que consiste de tanques de aireación y anóxico. Los tamaños de los reactores en el esquema no representan la relación de volumen de los reactores y 1 se correlaciona con el agua residual (COD = 50-30,000 mg/L), 2 se correlaciona con un tanque de anóxico, 3 se correlaciona con un tanque de aireación, 4 se correlaciona con las membranas, 5 se correlaciona con el reciclado de lodo interno del tanque de aireación al tanque anóxico, 6 se correlaciona con el efluente obtenido por bombeo o gravedad, y 7 se correlaciona con la adición del polielectrolito. La Figura 3 es un esquema de un ejemplo típico de un MBR, que consiste de tanques de aireación, anóxico y anaeróbico . Los tamaños de los reactores en el esquema no representan la relación de volumen de los reactores y donde 1 se correlaciona con el agua residual (COD = 50-30,000 mg/L), 2 se correlaciona con el tanque anaeróbico (sin aireación) , 3 se correlaciona con el tanque anóxico (sin aireación) , 4 se correlaciona con el tanque de aireación, 5 se correlaciona con las membranas, 6 se correlaciona con el efluente obtenido por bombeo o gravedad, 7 se correlaciona con el reciclado de lodo interno del tanque anóxico al tanque anaeróbico, 8 se correlaciona con el reciclado de lodo interno del tanque de aireación al tanque anóxico, y 9 se correlaciona con la adición del polielectrolito. Las Figuras 4a y 4b son esquemas de un MBR anaeróbico. La figura 4a muestra un MBR anaeróbico equipado con membranas sumergidas. La figura 4b muestra un MBR anaeróbico equipado con membranas en la corriente lateral (flujo cruzado) . En donde 1 se correlaciona con el agua residual (COD = 200-100,000 mg/L), 2 se correlaciona con la adición del polielectrolito (también puede adicionarse en cualquier lugar en la línea del proceso en el lado de la membrana) , 3 se correlaciona con un mezclador (opcional) , 4 se correlaciona con el espacio de la tapa, 5 se correlaciona con el tanque anaeróbico, 6 se correlaciona con las membranas, 7 se correlaciona con el efluente, 8 se correlaciona con el reciclado de gas desde el espacio de la tapa al fondo de las membranas y 9 se correlaciona con el bombeo de recirculación del lodo.
Descripción Detallada de la Invención Definición de términos "Aproximadamente" significa cerca o igual a. Como se usa en la presente, las siguientes abreviaturas y términos tienen el siguiente significado: MBR para Biorreactor de Membrana, AcAM para acrilamida; y DMAEA«MCQ para sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato . "Polímero anfótero" significa un polímero derivado tanto de los monómeros catiónicos como de los monómeros aniónicos, y posiblemente, otro(s) monómero (s) no iónico (s). Los polímeros anfóteros pueden tener una carga positiva o negativa neta. El polímero anfótero puede también derivarse de monómeros zwitteriónicos y monómeros catiónicos o aniónicos y posiblemente de monómeros no iónicos . El polímero anfótero es soluble en agua. "Polímero catiónico" significa un polímero que tiene una carga total positiva. Los polímeros catiónicos de esta invención se preparan al polimerizar uno o más monómeros catiónicos, al copolimerizar uno o más monómeros no iónicos y uno o más monómeros catiónicos, al condensar epiclorhidrina y una diamina o poliamina o condensar dicloruro de etileno y amoniaco o formaldehído y una sal de amina. El polímero catiónico es soluble en agua. "Monómero Catiónico" significa un monómero que posee una carga neta positiva. "Polímero en solución" significa un polímero soluble en agua en una solución continua en agua. "Tanque de aireación" significa un biorreactor que tiene más de 0.5 ppm de oxígeno disuelto para el crecimiento bacteriano. Bajo estas condiciones las bacterias pueden oxidar activamente los materiales orgánicos contenidos en el afluente utilizando el oxígeno disuelto. "Tanque anóxico" significa un biorreactor que tiene menos de 0.5 ppm de oxígeno disuelto. Este reactor se alimenta típicamente con un licor mezclado que tiene más de 3 ppm de ion nitrato (N03~) como nitrógeno. Bajo estas condiciones, la mayoría de las bacterias heterotrópicas pueden respirar con el oxígeno combinado en el nitrato y reducir el nitrato a nitrógeno gas que eventualmente se descarga al aire. "Tanque anaeróbico" significa un biorreactor que tiene menos de 0.1 ppm de oxígeno disuelto y menos de 3 ppm de ion nitrato . "Digestor anaeróbico" significa un biorreactor que está completamente aislado del aire con una cubierta superior para el estricto crecimiento de bacterias anaeróbicas que producen gas metano . "Polímero zwitteriónico" significa un polímero compuesto de monómeros zwitteriónicos y posiblemente, otro(s) monómero(s) no iónico(s). En los polímeros zwitteriónicos, todas las cadenas del polímero y segmentos dentro de estas cadenas son de forma rigurosa eléctricamente neutros. Por lo tanto, los polímeros zwitteriónicos representan un grupo menor de polímeros anfóteros, necesariamente manteniendo la neutralidad en la carga a través de todas las cadenas y segmentos del polímero porque se introducen tanto la carga aniónica como la carga catiónica dentro del mismo monómero zwitteriónico. El polímero zwitteriónico es soluble en agua.
"Monómero zwitteriónico" significa una molécula que se puede polimerizar que está (cargada) catiónica y aniónica funcionalmente en igual proporción, así que la molécula es totalmente neutra.
Modalidades Preferidas Los polímeros catiónicos, anfóteros y zwitteriónicos o una combinación de estos se introducen directamente a uno de los biorreactores o cualquier corriente líquida que fluye hacia uno de los biorreactores por diferentes medios . En todos los casos, el polímero debe mezclarse razonablemente con el licor mezclado en el biorreactor para maximizar la adsorción. Esto puede lograrse al alimentar el polímero dentro de un área del biorreactor donde se localiza la boquilla de aireación. Deben evitarse las llamadas zonas "muertas" en el biorreactor que tienen poco o ningún flujo. En algunos casos, puede ser necesario un mezclador de hélice sumergida para incrementar el mezclado en el recipiente, o el licor mezclado puede recircularse a través de un circuito lateral . Los polímeros en solución pueden dosificarse utilizando una bomba medidora química como la LMI Modelo 121 de Milton Roy (Acton, MA) . En una modalidad, el afluente del biorreactor de membrana tiene la concentración de sales u óxidos inorgánicos que es suficiente para originar incrustación y obstrucción orgánica. Las sales y óxidos inorgánicos se seleccionan del grupo que consisten de: magnesio, calcio, hierro y silicio. En otra modalidad tanto las sales de magnesio como calcio u óxidos inorgánicos pueden tener una concentración de aproximadamente 5 ppm o más, las sales de hierro u óxidos inorgánicos tienen una concentración de aproximadamente 0.1 ppm o más, y las sales de silicio u óxidos inorgánicos tienen una concentración de aproximadamente 5 ppm o más . Aun en otra modalidad, las sales se seleccionan del grupo que consiste de carbonatos, fosfatos, oxilatos y sulfatos. En otra modalidad, la cantidad de polímero catiónico que se adiciona a un biorreactor de membrana es aproximadamente de 10 a aproximadamente 2,000 ppm como base reactiva en el volumen total del biorreactor de membrana. En otra modalidad, el polímero catiónico que se adiciona a un biorreactor de membrana tiene un peso molecular de aproximadamente 25,000 Da o más. En otra modalidad, el polímero catiónico que se adiciona a un biorreactor de membrana tiene aproximadamente 10% mol de carga o más . En otra modalidad, el polímero catiónico que se adiciona a un biorreactor de membrana es de 25,000 Da o más y tiene aproximadamente 10% mol de carga o más. En otra modalidad, el polímero catiónico adicionado a un biorreactor de membrana se selecciona del grupo que consiste de un polímero reticulado de epiclorhidrina-dimetilamina con amoniaco o etilendiamina; un polímero lineal de epiclorhidrina y dimetilamina, un homopolímero de polietilenimina; cloruro de polidialildimetilamonio; homopolímero de DMAEM»H2S04; cuat trietanolamina/ cloruro de metilo polimerizado, cuat trietanolamina y ácido graso de resina líquida/cloruro de metilo polimerizado, dicloruro de polietileno/ amoniaco, y polietilenimina modificada.
En otra modalidad, el polímero catiónico adicionado a un biorreactor de membrana es un polímero de (met) acrilamida y uno o más monómeros catiónicos ' que incluyen dialquilaminoalquilacrilatos y metacrilatos y sus sales cuaternarias o acidas, que incluyen pero no se limitan a sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de sulfato de metilo del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de cloruro de bencilo del dimetilaminoetilacrilato, sal de ácido sulfúrico del dimetilaminoetilacrilato, sal de ácido clorhídrico del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilmetacrilato, sal cuaternaria de sulfato de metilo del dimetilaminetilometacrilato, sal cuaternaria de cloruro de bencilo del dimetilaminoetilmetacrilato, sal de ácido sulfúrico del dimetilaminoetilmetacrilato, sal de ácido clorhídrico del dimetilaminoetilmetacrilato, dialquilaminoalquilacrilamidas o metacrilamidas y sus sales cuaternarias o acidas, tales como cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria de sulfato de metilo de la dimetilaminopropilacrilamida, sal de ácido sulfúrico de la dimetilaminopropilacrilamida, sal de ácido clorhídrico de la dimetilaminopropilacrilamida, cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria del sulfato de metilo de la dimetilaminopropilmetacrilamida, sal de ácido sulfúrico de la dimetilaminopropilmetacrilamida, sal de ácido clorhídrico de la dimetilaminopropilmetacrilamida, dietilaminoetilacrilato, dietilaminoetilmetacrilato, cloruro de dialildietilamonio y cloruro de dialildimetilamonio. En otra modalidad, el polímero catiónico adicionado a un biorreactor de membrana es el copolímero de cloruro de dialildimetilamonio/acrilamida . En otra modalidad, el polímero anfótero adicionado a un biorreactor de membrana se selecciona del grupo que consiste de: copolímero de la sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato / ácido acrílico, copolímero de cloruro de dialildimetilamonio/ácido acrílico, copolímero de la sal de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato /N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) amonio betaina, copolímero de ácido acrílico/N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) -amonio betaina y terpolímero de DMAEA*MCQ/ácido acrílico/N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) -amonio betaina. En otra modalidad, el polímero zwitteriónico adicionado a un biorreactor de membrana es aproximadamente 99 por ciento en mol y está compuesto de N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) -amonio betaina y aproximadamente 1 por ciento mol de más monómeros no iónicos . Los siguientes ejemplos no intentan limitar la invención.
Ejemplo 1 En la Fig. 2, las membranas (3) se sumergen directamente en el tanque de aireación (2) . El tanque de aireación puede dividirse en múltiples reactores . Las membranas puede sumergirse en uno de los reactores o pueden instalarse fuera del reactor. El MLSS del licor mezclado puede, mantenerse entre 3,000 mg/L y 30,000 mg/L. Cuando el afluente (1) es mayor de 5 ppm de iones calcio y/o mayor de 5 ppm de magnesio y/o mayor de 10 ppm de sílice y/o mayor de 0.1 ppm de hierro, puede ocurrir la formación de incrustaciones u obstrucción inorgánica sobre la superficie de la membrana. Los polímeros catiónicos que tienen un MW de 10,000-20,000,000 Da y carga de 1-100% pueden adicionarse directamente a uno de los tanques (5) o cualquier corriente que fluye hacia uno de los reactores con una concentración de 10-2,000 ppm como polímero activo. El límite superior del MW se limita solo por la solubilidad o polidispersidad del polímero en agua.
Ejemplo 2 En la Fig. 2 el tanque anóxico (2) se anexa al tanque de aireación (3) y el licor mezclado en el tanque de aireación se recicla al tanque anóxico, donde no se suministra aire para mantener en nivel de oxígeno disuelto < 0.5 mg/L. Los compuestos de nitrógeno contenidos en el agua residual se oxidan en nitrato en el tanque de aireación (3) y se recicla al tanque anóxico (2) . En el tanque anóxico algunas bacterias de desnitrificación utilizan el oxígeno combinado en los iones de nitrato y producen nitrógeno gas. La configuración de la membrana puede ser de placa plana, fibras huecas, tubular, o una combinación de estas. Opcionalmente las membranas pueden colocarse fuera del tanque de membrana y el lodo en uno de los tanques puede hacerse circular al sistema de membranas por medio de bomba (s) . Cuando el afluente (1) es mayor de 5 ppm de iones calcio y/o mayor de 5 ppm de magnesio y/o mayor de 0.1 ppm de hierro y/o mayor de 10 ppm de sílice, puede ocurrir la formación de incrustación o la obstrucción inorgánica sobre la superficie de la membrana. No obstante que existe un amplia variedad de polímeros catiónicos que ayudan a prevenir la obstrucción de la membrana, serán particularmente útiles los polímeros con alto MW (> 50,000 Da) y alto número de moles con carga (> 10%) . Uno o múltiples polímeros pueden adicionarse al tanque anóxico y/o al tanque de aireación y/o cualquier corriente de flujo que fluya a uno de los reactores.
Ejemplo 3 En la Fig. 3, un tanque anaeróbico (2) y un anóxico (3) se anexan al tanque de aireación (4) juntos ara la remoción máxima de fósforo. Aunque el licor mezclado ciclado del tanque anóxico hacia el tanque anaeróbico (7) contiene algunos iones nitrato, el suministro total de oxígeno se limita extremadamente ya que el nivel de DO es menor de 0.1 mg/L. Aun en este ambiente, algunos organismos de acumulación de fósforo (PAO, por sus siglas en inglés) pueden obtener energía al hidrolizar la forma polimérica del fósforo que se acumuló en la célula. Una vez que se mueven los PAO al tanque de aireación a través del tanque anóxico, acumulan demasiado fósforo para su uso a futuro, lo cual es la llamada "Absorción Abundante" . El abundante fósforo acumulado eventualmente se extrae cuando se remueven los biosólidos en exceso del sistema. La configuración de la membrana puede ser de placa plana, fibras huecas, tubular, o una combinación de estas. Opcionalmente las membranas pueden colocarse fuera de los tanques y el lodo puede hacerse circular a través de las membranas hacia los tanques por medio de bombas . Cuando el afluente (1) es mayor de 5 ppm de iones calcio y/o mayor de 5 ppm de magnesio y/o mayor de 0.1 ppm de hierro y/o mayor de 10 ppm de sílice, puede ocurrir la formación de incrustación o la obstrucción inorgánica sobre la superficie de la membrana. No obstante que existe una amplia variedad de polímeros catiónicos que ayudan a prevenir la obstrucción de la membrana, serán particularmente útiles los polímeros con alto MW (> 50,000 Da) y alto número de moles con carga (> 10%) . Uno o múltiples polímeros pueden adicionarse al tanque anóxico y/o al tanque de aireación y/o cualquier corriente de flujo que fluya a uno de los reactores.
Ej emplo 4 El cuarto ejemplo de aplicación es un MBR anaeróbico (Figs. 4a y 4b), el cual opera entre la temperatura ambiente y 70°C. Este MBR tiene una tapa en la parte superior del reactor y no se provee de aire. Opcionalmente puede realizarse agitación mecánica utilizando el mezclador (3) . En el caso de membrana sumergida (Fig. 4a) , los gases en el espacio de la tapa (4) pueden recircularse al fondo del tanque para limpiar a chorro las membranas. Si las membranas están equipadas externamente (Fig. 4b) , deben utilizarse bombas (9) de circulación del lodo. Este digestor anaeróbico puede utilizarse solo o con una combinación del reactor aeróbico. El nivel de sólidos suspendidos en el licor mezclado (MLSS, por sus siglas en inglés) se mantiene en 3,000-30,000 mg/L y el COD del afluente es de 200-100,000 mg/L.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana caracterizado porque el afluente tiene una concentración de sales u óxidos inorgánicos suficiente para originar la incrustación o condiciones de obstrucción inorgánica que comprende adicionar una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitteriónicos, o una combinación de estos al biorreactor de membrana. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las sales u óxidos inorgánicos se seleccionan del grupo que consiste de: magnesio, calcio, hierro y silicio, el magnesio o calcio tienen una concentración de aproximadamente 5 ppm o mayor, o el hierro tiene una concentración de 0.1 ppm o mayor, o el silicio tiene una concentración de 5 ppm o mayor.
  3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad efectiva de polímero catiónico es de 10 a 2,000 ppm como compuesto activo basándose en el volumen total del biorreactor de membrana.
  4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el biorreactor de membrana comprende una combinación al menos dos de los siguientes tipos de reactores: reactores anaeróbicos, reactores anóxicos y reactores aeróbicos .
  5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el biorreactor de membrana comprende uno o más reactores aeróbicos .
  6. 6. Un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana caracterizado porque comprende los pasos de: proveer el biorreactor de membrana el cual comprende una combinación de al menos dos de los siguientes tipos de reactores : reactores anaeróbicos , reactores anóxicos y reactores aeróbicos; y adicionar una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitteriónicos, o una combinación de estos al biorreactor de membrana.
  7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6 , caracterizado porque la cantidad efectiva de polímero catiónico es de 10 a 2,000 ppm como compuesto activo basándose en el volumen total del biorreactor de membrana y el polímero catiónico que se adiciona al biorreactor de membrana tiene un peso molecular de 25,000 Da o más y el polímero cationico tiene 10% mol de carga o más .
  8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado pqrque el polímero catiónico se selecciona del grupo que consiste de un polímero de epiclorhidrina-dimetilamina reticulada con amoniaco o etilendiamina; un polímero lineal de epiclorhidrina o dimetilamina, un homopolímero de polietilenimina; cloruro de polidialildimetilamonio; homopolímero de DMAEM*H2S04; cuat trietanolamina/ cloruro de metilo polimerizado, cuat trietanolamina y ácido graso de resina líquida/cloruro de metilo polimerizado, dicloruro de polietileno/ amoniaco, y polietilenimina modificada.
  9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero catiónico es un polímero de (met) acrilamida y uno o más monómeros catiónicos seleccionados del grupo que consiste de: dialquilaminoalquilacrilatos y sus sales cuaternarias o acidas, dialquilaminoalquilmetacrilatos y sus sales cuaternarias o acidas, sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de sulfato de metilo del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de cloruro de bencilo del dimetilaminoetilacrilato, sal de ácido sulfúrico del dimetilaminoetilacrilato, sal de ácido clorhídrico del dimetilaminoetilacrilato, sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilmetacrilato, sal cuaternaria de sulfato de metilo del dimetilaminoetilmetacrilato, sal cuaternaria de cloruro de bencilo del dimetilaminoetilmetacrilato, sal de ácido sulfúrico del dimetilaminoetilmetacrilato, sal de ácido clorhídrico del dimetilaminoetilmetacrilato, dialquilaminoalquilacrilamídas o metacrilamidas y sus sales cuaternarias o acidas, cloruro de acrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria de sulfato de metilo de la dimetilaminopropilacrilamida, sal de ácido sulfúrico de la dimetilaminopropilacrilamida, sal de ácido clorhídrico de la dimetilaminopropilacrilamida, cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, sal cuaternaria del sulfato de metilo de la dimetilaminopropilmetacrilamida, sal de ácido sulfúrico de la dimetilaminopropilmetacrilamida, sal de ácido clorhídrico de la dimetilaminopropilmetacrilamida, dietilaminoetilacrilato, dietilaminoetilmetacrilato, cloruro de dialildietilamonio y cloruro de dialildimetilamonio .
  10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero anfótero se selecciona de grupo que consiste de: copolímero de la sal cuaternaria de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato / ácido acrílico, copolímero de cloruro de dialildimetilamonio/ácido acrílico, copolímero de la sal de cloruro de metilo del dimetilaminoetilacrilato /N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) amonio betaina, copolímero de ácido acrílico /N, N-dimetil-?-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) -amonio betaina y terpolímero de DMAEA»MCQ/ácido acrílico/N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-?- (3-sulfopropil) -amonio betaina.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero zwitteriónico está compuesto de aproximadamente 99 por ciento mol de N, N-dimetil-N-metacrilamidopropil-N- (3-sulfopropil) -amonio betaina y aproximadamente 1 por ciento mol de más monómeros no iónicos.
  12. 12. Un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana caracterizado porque comprende los pasos de: proveer el biorreactor de membrana el cual comprende uno o más digestores anaeróbicos adicionar una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitteriónicos, o una combinación de estos al biorreactor de membrana.
  13. 13. Un método para mejorar el flujo en un biorreactor de membrana caracterizado porque comprende los pasos de: proveer el biorreactor de membrana el cual comprende uno o más digestores anaeróbicos y uno o más reactores aeróbicos; y adicionar una cantidad efectiva de uno o más polímeros catiónicos, anfóteros o zwitteriónicos, o una combinación de estos al biorreactor de membrana.
  14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las sales se seleccionan del grupo que consiste de: carbonatos, fosfatos, oxilatos, y sulfatos.
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