Diseño de Sistemas De Biopelícula para tratamiento aguas residuales

GENERALIDADES

Los procesos biológicos para tratamiento de aguas residuales denominados de Biopelícula, utilizan un medio plástico para el desarrollo de microorganismos. En este tipo de procesos el medio plástico entra en contacto con el agua residual y crecen microorganismos adheridos a la superficie, formando una capa de microorganismos que constituye una película biológica. Estos microorganismos se alimentan de la materia orgánica disuelta en el agua residual.

Los sistemas aerobios de Biopelícula más conocidos son: Biofiltros, Biodiscos, Biofiltros Aereados Sumergidos (BAS) y Película Fija Sumergida (PFS). Existen otras variantes.

El sistema de Biofiltro, es una torre empacada con medio plástico situado sobre un dren elevado, por lo que todo el medio plástico se encuentra totalmente ventilado. El agua residual se descarga sobre el Biofiltro, por medio de aspersores que rocían la superficie superior del lecho empacado. Todas las gotas escurren por gravedad sobre el medio plástico y caen libremente después por el dren mencionado.

El sistema de Biodiscos, está integrado por un conjunto de discos de plástico que se sostienen por medio de una flecha de acero que va en el centro de dichos discos. La parte inferior de los discos está sumergida en un tanque por el que fluye agua residual y la parte superior se encuentra en contacto con el aire de la atmósfera. Al girar los discos se logra que todas las partes de los discos estén continuamente en contacto con el agua y con el aire. Los microorganismos que crecen adheridos a la superficie de los discos tienen oportunidad de alimentarse con la materia orgánica disuelta en el agua residual (cuando están abajo) y de tomar el oxígeno del aire para respirar (cuando están arriba).

El sistema de Biofiltro Aereado Sumergido ( BAS), como su nombre lo indica es un Biofiltro que se encuentra sumergido en un tanque por el que fluye agua residual, por lo que todo el medio plástico se encuentra totalmente dentro del agua y se inyecta aire al tanque para que se desarrolle el proceso aerobio. El aire que se suministra por el fondo del tanque, abajo del medio plástico, asciende entre las separaciones del medio plástico y entra en contacto con los microorganismos que forman la película biológica. El aire proporciona el oxígeno requerido para la respiración endógena de los microorganismos y para la oxidación de la materia orgánica que toman como alimento.

El sistema de Película Fija Sumergida (PFS), es similar al BAS; la diferencia fundamental es que existe mayor contacto de la superficie plástica con el agua residual y el aire inyectado. El medio plástico se encuentra totalmente sumergido en un tanque por el que fluye agua residual y está sometido a una aereación intensa, que evita existan superficies "ociosas", es decir no existen zonas con bajas tasas de crecimiento de Biopelícula. Las burbujas de aire difundido provocan un movimiento de convección forzada, que favorece el número de choques entre el sustrato(alimento), la película biológica (microorganismos) y el oxígeno contenido en el aire. En otras palabras, el mezclado y suministro de oxígeno son más intensos a los que existe en el sistema BAS.

En todos los procesos de Biopelícula, los microorganismos producidos por la oxidación de la materia orgánica se van adhiriendo inicialmente a las paredes del medio plástico y posteriormente se forman varias capas biológicas sobrepuestas. Esto ocasiona que los microorganismos de la última capa (la exterior) tengan mayor contacto con el alimento y con el oxígeno del aire; en cambio, la capa adherida a la superficie plástica (la interior) cada vez tiene menos contacto con el sustrato y el oxígeno, por lo que en esta zona se dificulta la alimentación y respiración; hasta que muere y se desprende del plástico.

En el caso del Biofiltro, el agua que escurre por gravedad arrastra la biopelícula parcialmente muerta. En el caso del Biodisco, la fuerza de fricción que se produce al girar los discos dentro del agua hace más eficiente el desprendimiento de la Biopelícula parcialmente muerta. En el caso de BAS y PFS, el aire al ascender por el medio plástico, favorece el desprendimiento y arrastre de la biopelícula parcialmente muerta. A mayor turbulencia mayor fuerza de arrastre.

En todos los casos, en la superficie plástica que queda libre al desprenderse la película envejecida, se inicia el crecimiento de una nueva película. Es un proceso dinámico repetitivo.

El efluente de los sistemas de Biopelícula, que contiene flóculos de biopelícula parcialmente muerta, se conduce a un tanque de sedimentación, en donde, por la fuerza de gravedad, los flóculos caen al fondo, y el agua clarificada se obtiene por la parte superior.