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Microfiltración

Las membranas de microfiltración se fabrican con diseños diferentes. Las membranas enrolladas en espiral están compuestas con varias láminas de membrana plana alrededor de una tubería central que suministra el agua que recibirá el tratamiento. Las configuraciones de fibra fina hueca utilizan un grupo de miles de tubos huecos que están construidos con material de la membrana. Los microfiltros, como los ultrafiltros usualmente se encuentran en una configuración de fibra hueca.

Debido a que las membranas de microfiltración son una tecnología de tratamiento físico, están sujetas a limitaciones físicas. El agua que contiene abundantes particulados o materiales orgánicos puede obstruir las membranas. Algunas aguas, particularmente el agua superficial, quizá necesite tratamiento previo antes de pasar por un sistema de membrana. Estos sistemas producen también pequeños volúmenes de solución altamente concentrada que debe ser eliminada apropiadamente.

Las membranas se clasifican según el tamaño de las moléculas que ellas pueden filtrar —Límite nominal de peso molecular o NMWC. La microfiltración posee el máximo NMWC, y por lo tanto, el mayor tamaño de poro.

La microfiltración utiliza tamaños de poro desde 0,03 hasta diez micras (usualmente 0,1 a dos micras) y es eficaz para tamaños NMWC de 100.000 Daltons o más. A menudo se utiliza para eliminar arena, limo, arcilla, algas, bacterias así como Giardia y Criptosporidium.

Las membranas se construyen de muchos materiales diferentes, los cuales tienen sus propios pros y contras. La selección de la membrana apropiada para las condiciones existentes puede ser un desafío para los administradores de sistemas de tratamiento de agua.

En comparación con otras clases de tecnologías de membranas, la microfiltración es la menos utilizada hoy día.

Ultrafiltración

Las membranas de ultrafiltración se fabrican con diseños diferentes. Las membranas enrolladas en espiral están compuestas con varias láminas de membrana plana alrededor de una tubería central que suministra el agua que recibirá el tratamiento. Las configuraciones de fibra fina hueca utilizan un grupo de miles de tubos huecos que están construidos con material de la membrana. Los ultrafiltros, como los microfiltros usualmente se encuentran en una configuración de fibra hueca.

Debido a que las membranas de ultrafiltración son una tecnología de tratamiento físico, están sujetas a limitaciones físicas. El agua que contiene abundantes particulados o materiales orgánicos puede obstruir las membranas. Algunas aguas, particularmente el agua superficial, quizá necesite tratamiento previo antes de pasar por un sistema de membrana. Estos sistemas producen también pequeños volúmenes de solución altamente concentrada que debe ser eliminada apropiadamente.

Las membranas se clasifican según el tamaño de las moléculas que ellas pueden filtrar —Límite nominal de peso molecular o NMWC. La ultrafiltración utiliza tamaños de poro desde 0,01 hasta 0,03 micras y es eficaz para tamaños NMWC de 10.000 Daltons o más. A menudo se utiliza para eliminar arena, limo, arcilla, algas, bacterias, Giardia, Criptosporidium, y virus.

Las membranas se construyen con diferentes materiales, los cuales tienen sus pros y contras. La selección de la membrana correcta para las condiciones existentes puede ser un desafío para los administradores de sistemas de tratamiento de agua.

Nanofiltración

Las membranas de nanofiltración se fabrican con diseños diferentes. Las membranas enrolladas en espiral están compuestas con varias láminas de membrana plana alrededor de una tubería central que suministra el agua que recibirá el tratamiento. Las configuraciones de fibra fina hueca utilizan un grupo de miles de tubos huecos que están construidos con material de la membrana. Los nanofiltros, al igual que la ósmosis inversa, se encuentran normalmente en una distribución enrollada en espiral.

Debido a que las membranas de ultrafiltración son una tecnología de tratamiento físico, están sujetas a limitaciones físicas. El agua que contiene abundantes particulados o materiales orgánicos puede obstruir las membranas. Algunas aguas, particularmente el agua superficial, quizá necesiten tratamiento previo antes de pasar por un sistema de membrana. Estos sistemas producen también grandes volúmenes de solución concentrada que debe ser eliminada apropiadamente.

Las membranas se clasifican según el tamaño de las moléculas que ellas pueden filtrar —Límite nominal de peso molecular o NMWC. Los nanofiltros tienen un valor NMWC de aproximadamente 1000 Daltons o menos. El proceso requiere el uso de presiones altas de agua para forzar el fluido fuente a través de poros sumamente pequeños (tan pequeños como 0,001 micrómetros o un nanómetro, de aquí el nombre) a fin de eliminar los contaminantes.

La nanofiltración se usa para eliminar la dureza, las materias naturales orgánicas, y los productos orgánicos sintéticos del agua.

El agua fuente deberá tratarse siempre antes de la nanofiltración, para que las partículas no contaminen la membrana y limiten su eficiencia. Las aguas con alto contenido de hierro, cloro y manganeso quizá requieran tratamiento previo. Incluso en condiciones ideales, los sistemas de nanofiltración, al igual que los sistemas de ósmosis inversa, requieren de limpieza regular y el reemplazo periódico.

Las membranas de nanofiltración se construyen con diferentes materiales, los cuales tienen sus pros y sus contras. La selección de la membrana correcta para las condiciones existentes puede ser un desafío para los administradores de sistemas de tratamiento de agua.

Ósmosis inversa

Los sistemas de membrana para el tratamiento de agua originalmente se usaron únicamente en proyectos de desalinización. Pero las mejoras en la tecnología de membranas las han convertido en una opción cada vez más popular para el tratamiento de microorganismos, particulados, y materiales orgánicos naturales que contaminan el sabor del agua y afectan su claridad.

Estos sistemas consisten en láminas delgadas de material que técnicamente no tienen poros. Por el contrario, la membrana permite que las moléculas de agua pasen a través de ella, pero atrapa y retiene otras sustancias en suspensión. El sistema presuriza la solución a tal grado que el agua fluye desde una solución más concentrada, a través de la membrana, hacia una solución más diluida — lo opuesto al flujo natural por ósmosis.

Las membranas de ósmosis inversa se fabrican en varios diseños diferentes. Las membranas enrolladas en espiral están compuestas con varias láminas de membrana plana alrededor de una tubería central que suministra el agua que recibirá el tratamiento. Las configuraciones de fibra fina hueca utilizan un grupo de miles de tubos huecos que están construidos con material de la membrana. La ósmosis inversa, al igual que la nanofiltración, se encuentra normalmente en una distribución enrollada en espiral.

Casi siempre, será necesario tratar el agua fuente antes de aplicar la ósmosis inversa, para que los particulados no contaminen la membrana y limiten su eficiencia. Las aguas con alto contenido de hierro, cloro y manganeso quizá requieran tratamiento previo. Incluso en condiciones ideales, los sistemas de ósmosis inversa, como los sistemas de nanofiltración, requieren que la membrana se limpie regularmente y se cambie periódicamente.

La solución concentrada, menos el agua ya tratada, se vuelve un producto de desecho salobre que retiene los contaminantes. El volumen de este concentrado puede ser hasta la mitad del volumen total del agua fuente — una cantidad mayor que la producida por los métodos convencionales de filtración por membranas. La eliminación de esta agua es una preocupación importante para los administradores, y muchos métodos vigentes —incluida la descarga al sistema de alcantarillas o a pozos profundos— conlleva consecuencias ambientales.

La unidades de ósmosis inversa pueden ser ajustadas con facilidad y pueden ser una buena opción para requisitos de sistemas pequeños —incluso portátiles— en áreas donde haya energía eléctrica disponible y fiable, y se puede entrenar al personal en el uso de aditivos para prevenir la formación de incrustaciones.

Las membranas para ósmosis inversa se construyen con varios materiales diferentes, los cuales tienen sus pros y contras. La selección de la membrana correcta para las condiciones puede ser un desafío para los administradores de los sistemas de tratamiento de agua.

Electrodiálisis / Inversión de electrodiálisis

Los sistemas de tratamiento por electrodiálisis y de electrodiálisis inversa usan energía eléctrica y una serie de membranas para separar las sales del agua fuente y concentrarlas en una solución para su posterior eliminación.

Cuando la corriente se aplica al agua fuente, los iones de cloro gravitan hacia uno de los extremos y los iones de sodio se atraen hacia el otro extremo. Al moverse en cualquier dirección, estos minerales pasan a través de torres de membranas, las cuales los atrapan en canales dedicados para contener la solución altamente concentrada. Este producto de desecho, el cual debe ser eliminado debidamente puede llegar a ser hasta el 30 por ciento del total de agua de fuente tratada; 15 a 20 por ciento es un resultado más típico.

El agua producida por estos tratamientos debe recibir tratamiento para eliminar compuestos orgánicos (si éstos fuesen un problema) y microbios— antes o después del proceso de electrodiálisis. Debido a que el agua fuente no pasa físicamente a través de las membranas en estos sistemas, la mayoría de contaminantes orgánicos no son eliminados.

El agua de fuente para estos sistemas deberá ser también prefiltrada, para reducir la turbidez, no obstante que las membranas están menos propensas a contaminarse que como en otros sistemas porque el agua fuente no pasa a través de ellas. Además, las membranas se mantienen limpias mediante la inversión periódica de la polaridad del sistema, lo cual causa un flujo iónico en la dirección opuesta y reduce las acumulaciones.

Los sistemas de electrodiálisis y de inversión de electrodiálisis requieren grandes cantidades de energía para producir la corriente constante que impulsa la purificación y bombea el agua a través del sistema. Por éste y otros motivos, estas opciones no se usan mucho en instalaciones de tratamiento de agua de gran escala como algunas de las otras tecnologías descritas en este documento. Por el contrario, éstas se utilizan con mayor frecuencia en aplicaciones médicas y de laboratorio que necesitan agua ultrapurificada.

Sin embargo, se las puede ajustar para el uso con sistemas pequeños y por lo general funciona automáticamente con pocos requisitos de mantenimiento y funcionamiento. La electrodiálisis es menos indicada para el uso en los sistemas en el punto de uso o en el punto de admisión que la ósmosis inversa o nanofiltración.

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