Separació per membranes
Procés fisicoquímic que permet separar part dels sòlids (en suspensió o dissolts) de la fracció líquida dels purins o dels digerits líquids de les dejeccions, en una o diverses etapes. Se n'obtenen dues fraccions líquides, una més diluïda que passa a través de la membrana (permeat) amb menor càrrega de sòlids, i una més concentrada que es reté a la membrana (concentrat) amb major càrrega de sòlids. Aquest sistema requereix que les dejeccions o digerits a tractats passin una etapa prèvia de separació mecànica sòlid-líquid o bé de filtració per membrana amb una mida de pas superior.
Els sistemes de membranes estan fonamentats en processos fisicoquímics que permeten separar part dels sòlids (en suspensió o dissolts) continguts a la fracció líquida dels purins o dels digerits líquids de dejeccions, en una o diverses etapes. Dels sistemes de separació per membrana se’n generen dues fraccions líquides amb diferents característiques: una fracció més diluïda que passa a través de la membrana (permeat) i conté menor càrrega de sòlids de mida més petita, principalment dissolts, i una fracció més concentrada que es reté a la membrana (concentrat) i conté una major càrrega de sòlids, tant dissolts com en suspensió. Els sistemes de filtració per membranes requereixen d’una etapa prèvia de separació mecànica sòlid-líquid, o bé de filtració per membrana amb una mida de pas superior, de les dejeccions o digerits a tractar.
Sistemes de separació per membranes d’ultrafiltració (esquerra) i d’osmosi inversa (dreta).
Elements bàsics pel tractament de purins i digerits amb filtració per membrana
Infraestructures
- Sistema d'emmagatzematge de fracció líquida de purí o digerit per a homogeneïtzar l'entrada de l'efluent a filtrar ja que procedeix d'un sistema previ de separació sòlid-líquid.
- Infraestructura tancada proveïda d'una entrada d'aigua de xarxa, punt de desguàs i potència efectiva. Aquests elements són necessaris pel funcionament dels equips i les neteges periòdiques de les membranes.
- Sistemes d'emmagatzematge de permeat i concentrat en cas que no s'utilitzin de manera immediata un cop generats.
Equips
- Sistema de pretractament per a separar la fracció sòlida del purí o digerit prèviament a l'entrada al sistema de membranes (equip de separació mecànica, de coagulació-floculació, decantació, etc.).
- Bombes d'impulsió per a alimentar el sistema de membranes amb la fracció líquida i per a alimentar cada equip de separació addicional amb el concentrat generat a l'etapa anterior.
Elements de control
- Cabalímetres per a monitoritzar els volums d'efluent tractats, tant a l'entrada com a la sortida de cada equip de membranes.
- Comptador de consum elèctric per a conèixer el cost de funcionament de cada equip de membranes en termes energètics.
- Manòmetres per a monitoritzar les pressions d'operació a cada equip de membrana.
Additius i altres materials
- Agents químics de neteja de membranes per a realitzar tasques de manteniment i eliminar l'embrutiment d'aquestes.
- Agents precipitaris: productes coagulants i flocularis necessaris en cas que el sistema de membranes requereixi d'una etapa prèvia de pretractament.
Si els rendiments presentats per l’empresa són menors als aprovats actualment per aquesta tecnologia (Okotec Biogestión SL, validat pel GETDR: 82% N, 100% P, 95% K), s’acceptaran si les membranes utilitzades s’ajusten a les característiques descrites en el punt d’instal·lacions mínimes. En cas d’empreses no valorades pel GETDR, es requeriran dades del primer any per verificar rendiment segons tipologia de purí/digerit tractat.
Tal com s'ha comentat prèviament, els productes obtinguts durant el tractament de la fracció líquida de purí i digerit mitjançant sistemes de membranes són:
- Un producte líquid concentrat en nitrogen, fòsfor i matèria orgànica.
- Un producte líquid diluït denominat permeat caracteritzat per alt contingut en aigua i una concentració més moderada de nutrients.
Les característiques dels productes obtinguts dependran en gran mesura de la composició de l'efluent líquid de partida (digerit o purí) i del tipus de sistema de membranes aplicat durant el tractament (ús individual o cascada). La Taula 3.6.5 mostra les característiques de los productes obtinguts durant el tractament de purí i digerit mitjançant tecnologies de membranes.
Els productes obtinguts durant el tractament del purí o digerit mitjançant sistemes de membranes poden ser utilitzats directament en agricultura a causa del seu alt valor agronòmic. En el cas del producte concentrat el seu elevat contingut en nutrients és interessant per ser aplicat com a fertilitzant orgànic, mentre que el permeat pot ser utilitzat per fertirrigació en camps de cultiu més propers al punt de generació. Encara que l'ús directe del concentrat de RO com a fertilitzant és l'opció més freqüent, l'aplicació de tecnologies de post-tractament com ara stripping d'amoni pot ser considerada com una alternativa per recuperar altres productes amb valor agronòmic com el sulfat amònic1 . D'altra banda, l'alta qualitat del permeat obtingut després de l'aplicació de la tecnologia d'osmosi inversa (absència de sòlids en suspensió, col·loides, bacteris i virus) evidencia el potencial d'aquest producte per ser reutilitzat a la pròpia instal·lació industrial com a aigua recuperada, reduint així el consum d'aigua dolça.
Els sistemes de membranes en sí no generen emissions quantitativament importants ja que operen sota pressió i a temperatures ambientals. En alguns casos el pH de l’efluent a tractar necessita ser controlat per tal d’afavorir la separació de certs components; aquest seria el cas de la basificació dels purins i digerits per a separar el nitrogen amoniacal en un sistema de contactors de membranes. També seria el cas de l’acidificació dels efluents amb alt contingut en metalls per tal d’afavorir la seva presència als permeats de membrana.
La separació per membranes és una de les darreres tecnologies consolidades pel tractament de les dejeccions ramaderes i els digerits. La seva recent aplicació per aquesta tipologia d’efluents fa que no es disposi d’un anàlisi detallat de costos per a aquest sistema de tractament. La implementació de la tecnologia per membranes tindrà un cost associat principalment a la inversió inicial dels mòduls de membranes, consum elèctric d’aquest i als agents químics utilitzats en el procés de neteja de membranes. Aquest cost inicial pot anar entre 150.000 i 250.000 €.
El cost total de la modalitat per cascada dels processos de membranes que inclogui la prèvia separació s’estima en un sistema a escala real entre 4 i 12 €/m3.