Microfiltración

¿Que es la Micrifiltración?

La microfiltración (o MF para abreviar) es uno de los procesos de membrana impulsados por presión en la serie de microfiltración, ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (RO). El proceso de microfiltración utiliza una membrana, un material permeable simple, que, en el caso de la microfiltración, solo permite que partículas menores de 0.1 micras pasen a través de ella.

La membrana de microfiltración puede consistir en varios materiales como, por ejemplo, polisulfona, polivinildifluoruro (PVDF), polietersulfona (PES), ZrO ₂ y carbono. El tamaño de poro varía entre 0.1 y 5 micras. Debido a que los poros son grandes en comparación con otras técnicas de filtración mencionadas, la presión, necesaria para enviar el líquido a través de una membrana de microfiltro, está limitada a 0.1 a 3 bar.

Diagrama

Los proveedores ofrecen membranas de microfiltro en varias configuraciones, cada configuración tiene un uso específico y las ventajas y desventajas que la acompañan. Las posibles configuraciones de membrana incluyen:

Membranas en forma de tubo: capilar, fibra hueca o tubular;
Membranas en forma de placa: placa plana o espiral

Además de las configuraciones de membrana específicas, también se pueden identificar algunas configuraciones. Los 2 métodos más utilizados son las configuraciones de punto muerto y flujo cruzado. Los nombres se refieren a la forma en que se envía el suministro a la membrana. En MF sin salida, el suministro se envía directamente a la membrana. La capa de contaminación se formará en el lado de suministro de la superficie de la membrana.

Esta capa contiene todas las partículas que se han separado en función de su tamaño (efecto de tamiz). Esta capa se enjuaga periódicamente reenviando brevemente el líquido producido (permeado) a través de la membrana en una dirección opuesta al flujo de producción. Esto ayuda a aflojar la capa endurecida y la prepara para su eliminación. Esto se conoce como una configuración semi sin salida.

Este enjuague puede no ser suficiente para eliminar la capa de la superficie si la capa endurecida está demasiado comprimida o si la unión con la membrana es muy fuerte. En este caso, la limpieza química debe implementarse con, por ejemplo, lejía, peróxido, ácido y álcali o detergente.

La figura a continuación muestra una configuración sin salida, donde M = la membrana.

En una configuración de flujo cruzado (ver figura a continuación), el líquido se pasa a lo largo de la superficie de la membrana a una velocidad particular. El permeado puede pasar a través de la membrana y las partículas más grandes quedan en un flujo concentrado (el retenido). La capa endurecida en esta configuración se elimina continuamente por el flujo de suministro de flujo cruzado.

Ventajas y desventajas específicas

Las ventajas de la microfiltración son:

Se requiere baja presión de operación.
Bajo consumo de energía para la configuración semi sin salida, en comparación con la nanofiltración o la ósmosis inversa.
Se requieren pocas acciones manuales.
Relativamente barato.
No se necesita transferencia de fase que consuma energía, como por ejemplo, técnicas de evaporación.
La calidad del permeado producido no está determinada por la gerencia.

Posibles desventajas de la microfiltración:

Solo se eliminó la materia suspendida y las bacterias ((~ eliminación de log 5).
Sensible a los productos químicos oxidativos (por ejemplo, ácido nítrico, ácido sulfúrico, peróxido y persulfato en altas concentraciones).
El daño puede ser causado por partículas duras y afiladas> 0.1 mm, por lo que es necesaria una filtración previa.
Daño de la membrana si se vuelve a enjuagar a una presión superior a 1 bar.

Aplicaciones de la microfiltración

La microfiltración se usa principalmente como un paso de pretratamiento en la producción de agua potable y de proceso. Tiene excelentes propiedades para eliminar materia suspendida, bacterias y quistes. Es una alternativa a la clásica filtración de arena. Además, el flujo cruzado MF se utiliza en:

Industria láctea (queso, leche, …).
Industria alimentaria (clarificación de zumos de frutas, vino, cerveza, etc.).
Industria del metal (separación de emulsión de aceite / agua).
Industria textil (tratamiento de efluentes).
Industria farmacéutica (esterilización en frío).

La MF también se implementa para la reutilización de aguas residuales. En este caso, se puede combinar con un paso biológico en un biorreactor de membrana.

Condiciones de operación

Las membranas deben protegerse contra partículas duras de más de 0.1 mm. Se pueden eliminar mediante prefiltración regular. Además, los flujos de suministro y las condiciones de pH deben ser compatibles con el material de la membrana.

Eficacia de la microfiltración

Se puede implementar MF para eliminar los siguientes parámetros:

Materia suspendida (> 99%);
Microorganismos nocivos (p. Ej., Bacterias, protozoos, algas, hongos) (> 99%).
HAP.

Además, la MF también se puede implementar para descomponer las emulsiones.

Ayudas de apoyo

Se pueden usar ayudas de soporte como lejía, peróxido, ácido, álcali o detergente para limpiar químicamente la instalación de MF.

Cuestiones ambientales

El concentrado de un MF tiene una alta concentración de materia suspendida y bacterias. Esto se puede descargar junto con las aguas residuales si no se violan las normas de descarga. Las aguas de enjuague después de la limpieza química contienen sustancias como lejía y AOX formado, peróxido, ácido y álcali. Estas aguas de enjuague solo se pueden descargar a sistemas específicos de purificación de residuos.

Costos de la microfiltración

Los costos de instalación típicos para la microfiltración (membranas tubulares, PVDF) con un volumen de 25 m³ / día, ascienden a entre € 25,000 y 50,000 dependiendo de la calidad del suministro de agua. El agua de suministro difícil de tratar es más costosa de procesar debido a la elección del material de la membrana, el área total de la superficie de la membrana y las técnicas especiales de limpieza necesarias para la membrana. Para MF, uno debería asumir un costo operativo promedio de 0.1 a 0.15 € / m³ de permeado producido.