La radiación UV para sustitución de cloro y control de biofouling en plantas de desalación de agua de mar

Carlos Alberto Rivas Nuevas Aplicaciones Radiación UV – Sudamérica crivas@atlantium.com

Introducción: Una de los problemas más comunes para las membranas de ósmosis inversa radica en la posibilidad de biofouling que afecta la performance por disminución del caudal de permeado, mayor caída de presión, mayor frecuencia de lavado y menor vida útil de las mismas Dada la gran expansión de la desalación de agua de mar existen numerosas investigaciones enfocadas en el proceso de formación de biofilm y los métodos para su minimización El bio-film está formado en un 85-90% por sustancias segregadas por los microorganismos para su protección y desarrollo, las Sustancias Poliméricas Extracelulares o EPSs. Por tanto, una estrategia adecuada para el control de biofouling debe privilegiar su reducción. Pero no es ésta la única consideración. Se está imponiendo un cambio de paradigma procurando un abordaje más integral de todos los factores que intervienen en la formación y crecimiento del biofilm que implica evaluar el “potencial de crecimiento bacteriano” en el agua de alimentación para lo que debe considerarse: • Microbiología: recuento microorganismos heterotróficos • Las mencionadas sustancias poliméricas extracelulares que los mismos generan • Presencia de nutrientes expresado como “carbono orgánica asimilable- AOC” : No todos los compuestos de carbono orgánico presentes en el agua están sujetos a la asimilación por bacterias, sino que sólo una fracción de bajo peso molecular se puede biodegradar. La materia orgánica biodegradable se puede descomponer y convertir en biomasa o ser mineralizados por bacterias y son las fracciones de principal interés, ya que sirven como fuente principal de nutrientes y fuente de energía para bacterias heterótrofas.

La cloración-decloración:

La presencia de compuestos asimilables facilita el “recrecimiento bacteriano” lo que nos lleva a cuestionar el empleo de la cloración que es la forma habitual para la desinfección del agua de alimentación a las plantas desaladoras, ya que un efecto secundario es la oxidación de la materia orgánica disuelta aumentando la fracción orgánica “asimilable”, lo que aumenta el “potencial de crecimiento bacteriano”

Dosis tan pequeñas como 0,5 ppm de cloro libre puede aumentar hasta 80% el contenido de carbono asimilable (Maria Kennedy, IHE Delft) Adicionalmente la dosificación de un reductor de cloro como el metabisulfito de sodio, que suele dosificarse en exceso, secuestra simultáneamente el oxígeno disuelto y al no tener protección microbiológica se genera un ambiente propicio para el desarrollo de microorganismos anaeróbicos, lo que se ilustra en la siguiente figura:

Desarrollo de microorganismos anaeróbicos

La aplicación de la radiación UV de media presión: Por el contrario, la radiación UV en dosis relativamente bajas como las que corresponde aplicarse para control de biofouling no tiene efecto sensible sobre el contenido de materia orgánica degradable. Adicionalmente el empleo de lámparas de media presión consigue la inactivación celular inhibiendo la reproducción y simultáneamente afectando funciones vitales como la excreción de EPSs, provocando una reducción del bio-volumen. Los resultados obtenidos muestran que la radiación MP-UV impacta fuertemente en las características del bio-film que se forma sobre membranas, traduciéndose en constancia del flujo, con la consiguiente mejora de performance:

La aplicación de radiación UV para control de biofouling permite los siguientes beneficios en las plantas desaladoras: • Mantiene el caudal a menor presión de operación = ahorro energético • Se requieren menos procesos de CIP, que resultan más efectivos permitiendo mayor vida útil de las membranas • Aumenta la vida útil de microfiltros • Permite sustituir cloración previa o biocidas

Caso de estudio:

Para ejemplificar lo descripto anteriormente, mostramos un caso real de un ensayo llevado a cabo en India por Atlantium en una planta desaladora en India apta para producir 100.000 m3/día con 12 skids OR. En uno de ellos fue instalado un equipo HOD UV previo a los cartuchos de microfiltración (ver fotos) de modode permitir comparar durante un año los costos operativos verificados en el mismo skid el año anterior, así como en un skid vecino operando en simultaneo Se observaron las siguientes mejoras (promedio) :

Conclusión:

Todas las mejoras de performance descriptas se traducen en ahorros de OPEX que permiten retornos de la inversión en períodos tan cortos como 1,5-2 años, siendo así especialmente interesante para los usuarios de plantas de desalación que, a partir de una revisión de la performance actual, deseen comparar con las mejoras que puede significar la incorporación de un sistema de radiación UV para control de biofouling. Convidamos a todos los interesados a tomar contacto con nuestros especialistas para evaluar su caso a partir de datos operativos reales actuales y garantías de performance futuras.