Desarrollo de fotobiorreactores de membrana sumergida para el tratamiento de aguas residuales

Abstract

Los fotobiorreactores de membrana (MPBR) integran microorganismos fototróficos, principalmente microalgas, con un módulo de membrana de micro o ultrafiltración para mejorar la eficiencia del cultivo de biomasa. Estos microorganismos permiten la eliminación de los nutrientes presentes en las aguas residuales, a la vez que fijan el CO2 atmosférico, generándose una biomasa con potencial de aprovechamiento energético. La operación de los MBPRs está condicionada por el ensuciamiento de la membrana, producido por la acumulación de microorganismos, sustancias orgánicas e inorgánicas sobre su superficie o en el interior de sus poros. El objetivo de este trabajo es la optimización de los parámetros de operación de los MPBRs aplicados a la depuración de aguas residuales municipales con diferente grado de pretratamiento. Como variables de operación se ha estudiado la influencia del tiempo de retención de sólidos (SRT), el tiempo residencia hidráulico (HRT) y el fotoperiodo aplicado. En el caso de aguas residuales de baja carga orgánica, los resultados mostraron una mejora en el comportamiento del sistema al aumentar el SRT (80 días), permitiendo establecer un adecuado crecimiento de un consorcio algas-bacterias, lo que incrementa sensiblemente la concentración de biomasa y la biofloculación, a la vez que disminuye el ensuciamiento de la membrana. En esas condiciones, se requiere un HRT entre 2 y 5 días para lograr una moderada eliminación de nutrientes. Además, se comprobó la influencia del fotoperiodo sobre la productividad de biomasa, la eliminación de nutrientes y el ensuciamiento. Las mejores condiciones se obtuvieron para un ciclo de 16/8 h de luz/oscuridad. En el caso utilizar el MPBR para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica, se demostró que el HRT determina no solo la eliminación de nutrientes, sino que es crítico en el ensuciamiento de la membrana.