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Tecnología de membranas DESCRIPCIÓN La tecnología de membranas es un término genérico usado para los procesos de separación donde se emplean membranas. Una membrana se define como una barrera que separa dos fases y que permite el transporte selectivo de componentes de una fase a la otra. La fracción que atraviesa la membrana se llama permeado y la fracción que se retiene es el rechazo

La tecnología de membranas se aplica a numerosos campos: • Purificación de aguas: Las impurezas no deseadas se eliminan de la disolución, como en la producción de aguas blandas por eliminación de cationes de calcio y magnesio. • Concentración: los componentes deseados están presentes a bajas concentraciones y se elimina disolvente, como en la concentración de zumos por eliminación del agua. • Fraccionamiento: una mezcla se separa en dos o más componentes deseados, como en la separación de proteínas del suero de la leche para la producción de derivados lácteos.

Existen diferentes tipos de membranas en función de los componentes de la alimentación que son capaces de separar

MICROFILTRACION La microfiltración es un proceso de filtración por medio de una membrana microporosa que elimina los contaminantes de un fluido. El tamaño de poro de la membrana oscila desde 0.1 hasta 1 micras o micrones. La microfiltración es diferente de la ósmosis inversa y la nanofiltración, ya que no requiere presión.

Estos filtros son porosos y permiten que el agua pase a través de ellos, elementos monovalentes (Na +, Cl-), materia orgánica disuelta, pequeños coloides, bacterias y virus. La microfiltración se puede utilizar en muchas aplicaciones, tales como la esterilización en frío de bebidas y productos farmacéuticos, la clarificación de zumos / vino / cerveza, separación de las bacterias del agua, el tratamiento previo de la ósmosis inversa, la separación aceite / agua, tratamientos de efluentes, agua de uso médico, agua de laboratorio, o cualquier aplicación de agua de alta pureza.

ULTRAFILTRACION La ultrafiltración es un proceso de filtración de membrana que se elimina sólidos suspendidos, bacterias, virus, endotoxinas y más para producir agua de alta pureza con una baja densidad de sedimentos. Pueden retener partículas de 0.001 – 0.1 µm micras en un fluido. Las membranas de ultrafiltración son más cerradas que microfiltración

La ultrafiltración utiliza la presión hidrostática para forzar el agua a través de una membrana semi-permeable. La ultrafiltración puede utilizar membranas espirales que utilizan la separación de flujo cruzado, membranas de fibra hueca, o desde el exterior, en el uso de un vacío para purificar el agua. Las membranas eliminan partículas muy pequeñas, tales como organismos resistentes al cloro, bacterias, orgánicos, sedimentos, solutos de alto peso molecular y otros sólidos en suspensión.

NANOFILTRACION La nanofiltración es un proceso de filtración de membrana que se utiliza con aguas de bajos sólidos disueltos totales. El propósito es suavizar el agua y desinfectar mediante la eliminación de la materia orgánica natural y materia orgánica sintética. Puede ser utilizada en muchas aplicaciones tales como la fabricación de medicamentos, productos lácteos, textiles, panaderías, agua, agua de laboratorio médico, o cualquier aplicación de agua de alta pureza. El tamaño de poro de la membrana es de aproximadamente 1 nanómetro.

OSMOSIS La ósmosis es el movimiento de moléculas a través de una membrana parcialmente permeable porosa, que va de una región de mayor concentración a otra de menor, en esta acción la membrana tiende a igualar las concentraciones en los dos lados. Este flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial se conoce como presión osmótica

OSMOSIS INVERSA Sí utilizamos una presión superior a la presión osmótica, un efecto contrario a la ósmosis se puede logar, al presionan fluidos a través de la membrana y sólo las moléculas de menor peso pasan del otro lado. En el tratamiento de agua los sólidos disueltos al generar esta presión quedan retenidos en la membrana y sólo pasa el agua, a esto se le llama ósmosis inversa. Para logar este efecto del paso del agua es necesario presurizar el agua a un valor superior al de la presión osmótica.

SECTOR DE APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA • Industria química (sustancias químicas puras, industria agroquímica, industria de pinturas, etc.) • Industria de la pasta y del papel (producción de agua de proceso y tratamiento de aguas residuales) • Industria agrícola (industria de producción de almidón, desalinización para aguas de riego) • Industria agroalimentaria (producción de zumos, vino, productos lácteos) • Producción de agua potable (desalinización de agua de mar y de agua salobre) • Plantas de tratamiento de aguas residuales (recuperación de agua para otras reutilizaciones) • Fabricantes de membranas (mejora en el comportamiento y rendimiento de membranas) • Empresas de monitorización de ensuciamiento de membranas (autopsias de membranas y procesos de limpieza)

BIODIGESTORES BIODIGESTOR ANAEROBIO : Un biodigestor anaerobio es un sistema que consta principalmente de un depósito cerrado herméticamente en donde se recogen materia orgánica o aguas residuales. CONDICIONES PARA LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA. Las condiciones generales en un biodigestor anaerobio son las siguientes: 1.

Temperatura entre los 20°C y 60°C

2.

pH (nivel de acidez/ alcalinidad) alrededor de siete.

3.

Ausencia de oxígeno.

4.

Gran nivel de humedad.

5.

Materia orgánica.

ESTRUCTURA GENERAL DE UN BIODIGESTOR.

Zona de recepción de la carga orgánica: Lugar por donde ingresa hacia el reactor la materia orgánica que va a ser tratada. Tanque de digestión o reactor: En este tanque la materia orgánica de acuerdo al tiempo

de retención necesario será degradada hasta producir bioabono y biogás. Zona de salida de bioabono: Lugar en el que se recoge el producto final de la digestión anteriormente retenido en el reactor.

Válvula de salida de gas: Se encuentra en la parte superior del tanque de digestión y se encarga de guiar la salida de metano (CH4), producido por la degradación de la materia orgánica y la actividad metanogénica de las bacterias.

PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA. En la actualidad la contaminación de aguas residuales como la quema de combustibles fósiles ha provocado el deterioro del medio ambiente, por lo que en muchos países del mundo se han puesto en marcha políticas para mitigar las afecciones ambientales, uno de

los métodos utilizados es la aplicación de la digestión anaerobia con lo que se mejora la disposición de desechos, se depura las aguas residuales y se aprovecha la energía producto de la degradación de la materia orgánica, a más de eso, el proceso de digestión anaerobia tiene algunas resultantes como el bioabono y el biogás.

BIOABONO. -El Bioabono es uno de los resultandos o productos de la digestión anaerobia de la materia orgánica. -

Durante la fermentación del agua residual depositada en el biodigestor a partir de las bacterias metanogénicas, se obtiene como un residuo líquido lo que es denominado como BIOABONO. --

-El BIOABONO es un producto que está constituido por sólidos disueltos y agua, conservando un 0,5 a 1,5% de sólidos en suspensión.

BIOGÁS Al igual que el bioabono el biogás es un producto de la digestión anaerobia de la materia

orgánica, el biogás es un producto de la acción de ciertas bacterias, en especial las bacterias metanogénicas. El biogás es llamado también gas de los pantanos, ya que en los pantanos existe una

degradación de materia orgánica natural, además es una gran alternativa como biocombustible, y se lo considera como una energía renovable que está siendo utilizado para diferentes procesos productivos en especial en granjas integrales.

El biogás está compuesto por diferentes gases, entre los principales se destacan el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2), claro que esto varía dependiendo la biomasa que se utiliza. El metano es el gas predominante.

OPTIMIZACIÓN DE UN BIODIGESTOR EN LA DEPURACIÓN DE AGUA RESIDUAL CON ESTIÉRCOL DE GANADO BOVINO

Una fuente de contaminantes orgánicos e inorgánicos, productos de las descargas de aguas con contenido de excrementos, que llegan a las aguas superficiales y subterráneas, provocando serios problemas de contaminación por coliformes y nitratos en suelo o acuíferos, además de que estos residuos tienen un alto contenido de materia orgánica, la misma que consume oxígeno y a lbergan gran cantidad de organismos patógenos como la Salmonella, Escherichia coli, Yersinia, Proteus.

Se pretende encontrar soluciones a sus nuevos planteamientos para recuperar, aprovechar y reciclar materias que hasta el momento no tenían otra opción que su disposición final como vertido residual, por estas razones, el presente proyecto tiene como finalidad un proceso alternativo de depuraciond e aguas provenientes de las actividades ganaderas usando un biodigestor anaerobio y disminuir la presencia de los principales contaminantes. Una vez depuradas las aguas, se puede aprovechar energéticamente el producto final conocido como BIOABONO, el mismo que consideramos como un gran aporte para el desarrollo sostenible de los abonos orgánicos.

Construcción del canal de captación y replanteamiento.

b) Tanque de carga: El tanque de carga permite almacenar el sustrato antes del tratamiento anaerobio que se da en el biodigestor, cuyo propósito es tener la suficiente capacidad de almacenamiento encaso de presentarse cualquier inconveniente con el digestor u otro component endel sistema.

c) Sistema de tubería para captación Con el nuevo canal abierto, se acopla un tubo de PVC de 4” que evita la sedimentación de sólidos y que conecta al canal principal del establo con el tanque de carga.

Canal, tubería y tanque de captación

Sistema de alimentación.

a) Construcción de la base de concreto en media luna . . Las funciones de esta construcción es la de servir de soporte al biodigestor una vez cargado de agua residual, además de servir de protección para alejar a la geomembrana de cualquier objeto punzante y facilitar el acoplamiento de los sistemas restantes. Construcción del encofrado inicial.

Base de concreto.

c) Emplazamiento del biodigestor. Una vez terminadas las estructuras principales se procede a emplazar la geomembrana. El volumen del biodigestor es de 750 litros, considerando que sus características son de un digestor tipo Plug Flow, se indica que el 75% del volumen de la geomembrana que actúa como reactor debe estar ocupada por el componente líquido a degradar, y el 25% del volumen restante servirá como campana o gasómetro que será ocupado por el metano que se produzca durante la degradación.

Tanque de descarga

Biodigestor cargado.

Tubería acoplada a la abertura de ½ pulgada para capt ar CH4

Purificación de biogás. El metano es un gas que en su composición tiene CO2 y H2S contaminantes que afectan al medio ambiente, de tal forma que se acoplan dos filtros al sistema de tuberías de gas. En estos filtros, cada uno está cargado con una dosificación de Sosa Cáustica con una dilución al 5% y el segundo filtro contiene limadura de hierro para eliminar el CO2 y el H2S respectivamente.

Almacenamiento y quema de biogás. Una vez que ha pasado a través de los filtros el metano puede ser almacenado tanto en cilindros de gas como en neumáticos y posteriormente utilizar el gas en lo que se considere necesario. En este caso se ha considerado almacenar en un neumático, el mismo que se lo puede

trasladar con facilidad una vez que esté cargado de biogás.

Los análisis que se realizaron fueron para identificar la presencia de coliformes totales como indicador principal de

presencia de carga contaminante en el agua. Otros

parámetros que nos indican la calidad del agua es DQO, DBO por lo que también fueron analizados como parametros de comparacion para el comportamiento bacteriologico del biodigestor

GRACIAS