Tratamiento biológico de Medio Adherido (página 2)

Representación esquemática de la sección transversal de una película biológica en un filtro percolador

La materia orgánica que se halla presente en el agua residual es degradada por la población de microorganismos adherida al medio, esta materia es absorbida sobre una capa viscosa (película biológica), en cuyas capas externas es degradada por los microorganismos aerobios, a medida que los microorganismos crecen el espesor de la película aumenta y el oxígeno es consumido antes de que pueda penetrar todo el espesor de la película, por lo que se establece un medio ambiente anaerobio, cerca de la superficie del medio, conforme esto ocurre las materia orgánica absorbida es metabolizada antes de que pueda alcanzar los microorganismos situados cerca de la superficie del medio filtrante. Como resultado de nos disponer de una fuente orgánica externa de carbón celular, los microorganismos situados cerca de la superficie del medio filtrante se hallan en la fase endógena de crecimiento, en la que pierden la capacidad de adherirse a la superficie del medio. En estas condiciones el líquido a su paso a través del medio filtrante arrastra la película y comienza el crecimiento de una nueva, esta pérdida de la película es función de la carga hidráulica y orgánica del filtro, donde la carga hidráulica origina las velocidades de arrastre y la orgánica influye en las velocidades del metabolismo de la película biológica, en base a estas cargas hidráulica y orgánica los filtros pueden dividirse en dos tipos: de baja y alta carga.

Diagramas de flujo típicos de filtros percoladores de una y dos etapas

Microbiología

La comunidad biológica presente en un filtro se compone principalmente de protistas, incluyendo bacterias facultativas, aerobias y anaerobias, hongos, algas y protozoos. Suelen también encontrarse algunos animales superiores como gusanos, larvas de insectos y caracoles.

Los microorganismos predominantes en el filtro percolador son las bacterias facultativas, las que con las bacterias anaerobias y aerobias, descomponen la materia orgánica del agua residual, los hongos son los causantes de la estabilización del agua residual, pero su contribución es importante solo a un pH bajo o con ciertas aguas residuales industriales, las algas crecen únicamente en las capas superiores del filtro a donde llega la luz solar, esta es la razón por la que las algas no toman parte directa en la degradación de residuos, pero durante el día añaden oxígeno al agua residual que se está filtrando, sin embargo, desde el punto de vista operacional las algas pueden causar el taponamiento de la superficie del filtro por lo que se consideran un estorbo. De los protozoos que se encuentran en el filtro los del grupo ciliata son los predominantes su función no es estabilizar el agua residual sino controlar la población bacteriana. Los animales superiores se alimentan de las capas biológicas del filtro, ayudando así a mantener la población bacteriana en estado de gran crecimiento o rápida utilización del alimento.

Las poblaciones individuales de la comunidad biológica sufrirán variaciones en toda la profundidad del filtro en función de los cambios en la carga orgánica hidráulica, composición del agua residual afluente, disponibilidad del aire, temperatura, pH y otros.

La instalación de sedimentación es muy importante en el proceso del filtro percolador, pues es necesaria para eliminar los sólidos suspendidos que se desprenden durante los períodos de descarga en los filtros, si se utiliza recirculación una parte de estos sólidos sedimentados podría ser reciclado y le resto debe desecharse, pero la recirculación de los sólidos sedimentados no es tan importante en este proceso, la mayoría de los microorganismos se adhieren al medio filtrante, la recirculación podría ayudar a la inoculación del filtro, sin embargo, los objetivos principales de ésta son disminuir las aguas residuales ya hacer que el efluente del filtro se ponga en contacto de nuevo con la población para el tratamiento adicional, la recirculación casi siempre forma parte de los sistemas de filtros percoladores de alta carga.

Bases y parámetros de diseño

Al diseñar filtros percoladores, se debe considerar tanto las cargas orgánicas como las hidráulicas, así como el grado requerido de purificación

Características de diseño para los diferentes tipos de filtros percoladores

Diseño del proceso de tratamiento y características de operación

Los factores a considerar en el diseño de filtros percoladores son:

• Tipo y características de alimentación del sistema de distribución.

• Tipo de medio filtrante a utilizar.

• Configuración del sistema de drenaje inferior.

• Provisión de la ventilación adecuada, bien por corriente de aire natural de aire o forzada.

• Diseño de los depósitos de sedimentación requeridos.

El distribuidor rotativo en filtro percolador se ha convertido en un elemento estándar del proceso por su fiabilidad y facilidad en el mantenimiento. Este consiste en dos o más brazos montados sobre un pivote en el centro del filtro que giran en el plano horizontal, los brazos son huecos y tiene boquillas por las que se descarga residual sobre el lecho del filtro, el distribuidor puede ser impulsado por un motor eléctrico o por la reacción dinámica del agua residual que descarga por las boquillas. La velocidad de giro variará con el caudal en la unidad accionada por reacción, pero deberá ser del orden de una vuelta cada 10min, o menor en un distribuidor de dos brazos, la distancia entre el fondo del brazo del distribuidor y la parte superior del lecho deberá ser de 15 – 22cm, esto permitirá que le agua residual salga de las boquillas, se extienda y cubra de forma uniforme todo el lecho, evitando así que en época de heladas el hielo acumulado interfiera con el movimiento del distribuidor.

Los brazos del distribuidor de sección transversal constante en las unidades pequeñas o de sección decreciente para una velocidad mínima de transporte, las boquillas deberán ser espaciadas de forma irregular, para así conseguir más flujo por unidad de longitud cerca de la periferia que en el centro, el flujo por unidad de longitud deberá ser proporcional a la distancia del centro del filtro para obtener una distribución uniforme sobre toda la superficie del filtro. La pérdida de carga a través del distribuidor es del orden de 0.6 – 1.5m. Los distribuidores se fabrican para lechos con diámetros de hasta 60m.

Las características más importantes que se debe tener en cuenta al elegir un distribuidor son:

• Robustez de construcción.

• Facilidad de limpieza.

• Capacidad de manejar grandes variaciones de caudal manteniendo la adecuada velocidad de giro.

• Resistencia a la corrosión.

Se puede usar tanques de alimentación de operación intermitente o recirculación para así asegurar que el caudal mínimo será suficiente para hacer girar el distribuidor y descargar el agua residual por las boquillas, puede instalarse distribuidores de 4 brazos con sistemas de vertedero que limita el caudal a dos brazos durante dos caudales mínimos.

Tipos y características de los medios filtrantes

Una de las características más importantes de un medio filtrante es su resistencia y durabilidad, esta última puede determinarse mediante un ensayo de sulfato de sodio el que se usa para probar la consistencia de los agregados de hormigón.

• Medios sintéticos para el tratamiento de residuos industriales fuertes se han utilizado con éxito recientemente, estos consisten en láminas de plástico entrelazadas dispuestos como un panal de miel para producir unos medios sumamente porosos y antiobstrucción, este tipo de medio filtrante puede ajustarse a cualquier configuración de filtro, se pueden construir filtros de hasta 6m de profundidad. La elevada capacidad hidráulica y resistencia a obstrucciones de estos medios sintéticos se aprovechan mejor en un filtro de alta carga.

• El sistema de recogida recibe el agua residual filtrada y los sólidos descargado del medio filtrante y los lleva a un conducto que se prolonga hasta el tanque de sedimentación final, el sistema está compuesto de la solera del filtro del canal de recogida y de los drenes inferiores. Los drenes inferiores están compuestos de bloques de arcilla vitrificada, con las partes superiores granuladas que admiten agua residual y soportan el medio filtrante, el cuerpo del bloque consta de dos o tres canales con las partes inferiores curvadas, las que forman los canales de drenaje inferior cuando se extienden de lado a lado y cubren toda la solera del filtro. Los drenes se colocan directamente sobre la solera del filtro, que tiene una pendiente de 1 a 2% hacia el canal colector con el fin de facilitar la inspección, y evitar las obstrucciones, los drenes pueden estar abiertos en ambos extremos, los drenes se limpian con una descarga de agua. Otra función de las drenes inferiores es ventilar el filtro, proporcionando así aire para los microorganismo que viven en la película biológica de este y deberán estar abiertos al menos a un canal periférico para la ventilación de la pared así como al canal colector central.

• La ventilación normal tiene lugar por gravedad dentro del filtro, al existir generalmente una diferencia de temperatura entre el agua residual y el medio ambiente habrá un proceso de intercambio de calor o dentro del lecho del filtro, el cambio de temperatura del aire dentro del filtro provoca un cambio de densidad y así se establece una corriente de convección, la dirección del flujo depende de las temperaturas relativas del aire y del agua residual, si la temperatura del aire es mayor que la del agua residual el flujo de aire a través del filtro será descendente, si el aire está más frío que le agua, el flujo de aire será ascendente.

En el caso de filtros extremadamente profundos o sumamente cargados es recomendable la ventilación forzada si se proyecta, instala y hace funcionar adecuadamente. Con el fin de evitar la congelación, en épocas de temperatura muy baja conviene limitar el flujo de aire a través del filtro, la cantidad de aire requerida por un filtro es de 0.03m3/min*m2 de área del filtro.

Los filtros se diseñan de tal forma que todo el medio filtrante pueda inundarse con agua residual y, a continuación, desaguarse sin provocar rebosamiento. La inundación es un método eficaz de lavar el filtro, corregir el estancamiento y controlar la acumulación de las larvas de moscas en el filtro.

Procesos Híbridos: medio suspendido y medio adherido

Investigaciones resientes han estudiado las posibles combinaciones de los procesos de tratamiento aerobio para intentar conseguir el mejor rendimiento y la mayor economía en el tratamiento del agua residual. La principal razón de combinar procesos y formar un hibrido es el hecho de que proporcionan la estabilidad y resistencia a las cargas de choque de los procesos de película fija y la gran calidad del efluente de los sistemas de cultivo en suspensión. El uso de estos procesos a repuntado en gran parte por las mejoras en los medios de los filtros percoladores que ya se han comentado. Algunos ejemplos de híbridos más comunes son:

Diagramas de flujo de procesos híbridos

• 1. Biofiltro activado.

• 2. Filtros percoladores con contactos de sólidos.

• 3. Filtro de desbaste seguido de un proceso de fangos activados.

• 4. Biofiltro, seguido de un proceso de fangos activados.

• 5. Filtro percolador seguido de un proceso de fangos activados.

Información típica de proyecto para combinaciones de procesos de tratamientos aerobios

Biofiltros (filtros biológicos)

Los biofiltros, también denominados filtros biológicos, son dispositivos que eliminan una amplia gama de compuestos contaminantes desde una corriente de fluido (aire o agua) mediante un proceso biológico.

Descripción del proceso

El aire es aspirado cerca del foco de emanación y habitualmente guiado a una cámara de acondicionamiento. Aquí es saturado de humedad y luego guiado a un lecho de biomasa fijada. Las sustancias contaminantes se absorben a la biopelícula de biomasa formada sobre el relleno y aquí posteriormente son digeridos por microorganismos. En el proceso de digestión y metabolización son transformados en compuestos que ya no huelen:

• Los compuestos orgánicos son transformados en dióxido de carbono y agua

• El sulfhídrico da ácido sulfúrico

• El amoníaco se oxida a ácido nítrico

Así la superficie del relleno es siempre regenerado y no se satura. En principio se trata de una oxidación de los contaminantes a baja temperatura y los microorganismos pueden entenderse como catalizadores de esta reacción.

Los compuestos no volátiles (como los ácidos formados) son arrastrados por el agua de lluvia o el agua de regadío aplicado sobre la biomasa.

En algunos casos, debido a la presencia de ácidos el pH de los lixiviados puede bajar a 1 o 2. Aun así, lo normal es que el relleno orgánico tenga una alcalinidad suficiente como para neutralizar el pH de los lixiviados.

Características del proceso

El proceso de filtros biológicos puede ser clasificados en las siguientes categorías:

• Filtros empacados con roca: baja, media y alta tasa

• Filtros empacados con medio sintético: alta, muy alta y desbaste. En la siguiente tabla se presentan las características típicas de estos tipos de filtros

Aplicación

Los biofiltros se pueden aplicar sobre una amplia gama de sustancias volátiles desde compuestos inorgánicos como el sulfhídrico y el amoníaco hasta compuestos orgánicos volátiles como el tolueno, los xilenos o el benceno. Incluso se ha observado en unos casos la desintegración del metano con rendimientos de hasta el 50 % o la eliminación del cloruro de metileno.

Para la aplicación de los biofiltros el aire se debe aportar en condiciones biocompatibles. Esto significa que no debe haber presente compuestos desinfectantes´, la temperatura se debe encontrar en un rango de aproximadamente 5 – 40 °C y la concentración de las sustancias a retener aún no debe resultar tóxica para los organismos.

El rendimiento global será mejor si las condiciones son constantes aunque con algo de tiempo de adaptación los organismos se acomodan también a eventuales cambios.

Parámetros de diseño

Rendimientos

Los rendimientos alcanzados por los biofiltros dependen de la naturaleza y la concentración de los contaminantes y de eventuales otros compuestos presentes en la mezcla tratada. Suelen alcanzar valores de 95 – 99 % y son por lo tanto comparables con los rendimientos alcanzados por otros procesos de desodorización como el lavado químico o los filtros de carbón activo

Mecanismos internos de degradación dentro de un biofiltro.

Dentro de la biopelícula ocurre un proceso de tres etapas. Primero, un químico en la fase gas (S1, O2), cruza la interfase entre el flujo de gas en el espacio poroso y la biopelícula acuosa alrededor del medio sólido. Así el químico difunde a través de la biopelícula hacia un cúmulo de microorganismos aclimatados. Finalmente los microorganismos obtendrán su energía de la oxidación de los químicos como un sustrato primario o bien ellos cometabolizarán los químicos mediante enzimas no específicas.

Simultáneamente existirá una difusión de nutrientes como el nitrógeno y fósforo en formas disponibles y oxígeno con la biopelícula. La utilización de los químicos, aceptores de electrones y nutrientes mantendrá continuamente los gradientes de concentración mediante un transporte principalmente difusivo en la biopelícula.

Diagramas

Soporte del biofiltro

Diagrama de un biofiltro

Diagrama de una plata de tratamiento

Fabricantes

Biofiltro sistema Tohá

Este sistema esta conformado por diferentes estratos filtrantes en las cuales lombrices degradan los residuos sólidos y líquidos orgánicos generados en aguas servidas y rieles.

Las ventajas del sistema Biofiltro es que tiene altos índices de eficiencia, cumpliendo con la calidad del efluente, no produce lodos inestables ni olores desagradables. Bajos costos de inversión, operación y mantención.

Sistema ecológico, que reutiliza el agua tratada, para riego.

Produce un subproducto (humus) que es utilizado como abono orgánico para mejora de suelos. Periodos de puesta en marcha son relativamente rápidos.

Este sistemas se puede aplicar en tratamientos de aguas servidas, municipios rurales, postas rurales, condominios, colegios, poblaciones y en general a toda empresa del área agro-alimenticia.

Biofiltro

Un biofiltros de la AAIRMAXX® construye un sistema de módulos de olores y gases con bajas concentraciones de grandes cantidades de gases de escape de aire. La operación de un biofiltro es económicamente estable incurrido en particular en las corrientes de escape.

Eficiencias de remoción

1- Remoción de DBO5 y DQO

El monitoreo establecido desde el arranque del sistema refleja que todas las unidades del Biofiltro tienen una excelente remoción de materia orgánica, puesto que los porcentajes de remoción de DBO5 oscilan entre 89% – 95% y para DQO entre 75% – 86%. Si se toma en cuenta el sistema total, incluyendo las etapas de pretratamiento y tratamiento primario, las remociones de estos parámetros oscilan entre 97% – 99% y 91% – 95% respectivamente.

2- Remoción de nitrógeno total

La reducción promedio del nitrógeno total en las diferentes unidades oscila entre 21 – 39%, lo cual se considera relativamente bajo. Esto se debe a la poca disponibilidad de oxígeno dentro del lecho filtrante de las unidades de flujo horizontal, limitando a niveles bajos los principales mecanismos para la remoción de nitrógeno, que son la nitrificación y desnitrificación. Actualmente en Nicaragua, el límite máximo permisible para el nitrógeno se fija en base al uso que se le dará al cuerpo receptor, por lo que no hay un valor fijo establecido. Sin embargo, para la reutilización del efluente en el riego de cultivos agrícolas es deseable que cierta cantidad de nitrógeno esté presente en las aguas tratadas, puesto que es un macronutriente que contribuye a la fertilización de los mismos.

3- Remoción de fosfatos totales

Los fosfatos totales presentan una baja tasa de disminución en las diferentes unidades del Biofiltro con valores entre 6 y 19% de remoción; para el sistema completo estos valores varían entre 16 y 28%, porque en las etapas de pretratamiento y tratamiento primario se elimina una fracción de los fosfatos por sedimentación, mientras que en el Biofiltro se elimina otra fracción mediante diversos mecanismos de remoción, entre ellos la adsorción en el lecho filtrante y consumo de las plantas (Cooper et al., 1996). Al igual que para el nitrógeno, no existe un valor máximo permisible definido para el fósforo, sino que depende del uso que se le dará el cuerpo receptor. El fósforo también es un macronutriente para las plantas y es deseable en las aguas tratadas si éstas se van a utilizar para el riego de cultivos agrícolas.

4- Remoción de sólidos suspendidos

La remoción de sólidos suspendidos oscila entre 52% y 73% en las diferentes unidades, mientras que para el sistema total estos valores están entre 92% y 96%, produciendo un efluente final de aspecto claro y sin presencia visible de sólidos. La tendencia de este parámetro respecto al tiempo de operación muestra un incremento en el afluente común y en los efluentes de las 4 unidades. El aumento en la concentración de sólidos suspendidos en el efluente de las cuatro unidades podría ser provocado por el arrastre de cierta cantidad de biomasa hacia la salida del sistema a causa de la formación de una población bacteriana cada vez mayor. A pesar de esto, las concentraciones actuales no tienen un efecto negativo apreciable sobre la calidad del efluente.

5- Remoción de Coliformes totales y E. Coli

Las concentraciones medias de coliformes totales y E. Coli en el efluente fue de 1.5*105 NMP/100 ml y 7.5*104 NMP/100 ml, respectivamente. La eficiencia de remoción de las unidades individuales en lo que respecta a estos dos parámetros durante el tiempo de operación fue alta y con poca variación, registrándose una eficiencia de remoción promedio de aproximadamente 97%, equivalente a una reducción de 1.4 unidades de potencia para ambos parámetros. Si se toma en cuenta el sistema total, incluyendo el pretratamiento y tratamiento primario, esta eficiencia se incrementa a 2 unidades de potencia. Sin embargo, esto no es suficiente para cumplir con las normas nacionales de descarga para E. Coli (103 MPN/100 ml). Esto puede ser atribuido al poco tiempo de retención hidráulica en estas unidades (3.5 días). En una investigación efectuada con dos Biofiltros en serie (Guevara, 2000), en el cual el tiempo de retención hidráulica se incrementó hasta 6.3 días, la eficiencia de remoción de E. Coli se incrementó a 3.4 unidades de potencia, con un valor final de 2.7*102 MPN/100 ml.

6- Remoción de Enteroparásitos Helmintos

Además de análisis ocasionales de detección de enteroparásitos helmintos en el efluente de la planta piloto, se realizó un estudio comparativo durante 6 meses en tres diferentes tipos de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas (Lagunas de estabilización, Biofiltro y Filtro Anaeróbico) utilizados en el país, con el objetivo de determinar la eficiencia de cada uno de ellos en la remoción de estos parásitos intestinales. Los resultados de dicho estudio se presentan en la siguiente figura, en la cual se especifican los diferentes tipos de parásitos encontrados en los análisis realizados.

Porcentajes de las diferentes especies de enteroparasitos helmintos identificados

Entre las especies identificadas la de mayor presencia correspondió a Ascaris lumbricoides, nemátodo intestinal que provoca la incidencia de la enfermedad parasitaria mayormente difundida en los países tropicales. La capacidad de remoción de Helmintos en los diferentes sistemas se determinó comparando la cantidad por litro en el afluente y el efluente de los sistemas de tratamiento. Las eficiencias de remoción obtenidas fueron: 94.2% para las Lagunas de estabilización, 81.4% para el Filtro Anaeróbico y 99.6% para el Biofiltro; en este último sistema fueron detectados solamente 2 larvas en todas las muestras analizadas durante el período del estudio. El Biofiltro fue el único sistema de los tres que cumplió con los requerimientos establecidos (<1 huevo/litro) para el reuso de aguas tratadas en riego agrícola (Shuval et al., 1986).

Biodiscos

Datos históricos

El primer tipo de reactor comercial Biodiscos se instaló en el oeste de Alemania, en 1960. El desarrollo de este proceso fue impulsado por el interés en el uso de plástico, y inicialmente tenía muchas ventajas en comparación con los filtros percoladores con una cama antigua de piedra y una tasa baja.

En la década del 70, su aplicación se amplió debido al desarrollo de nuevos medios de comunicación por el hecho de que tiene menores requisitos de energía en comparación con el proceso de lodos activados. Debido a problemas estructurales con los ejes y apoyo de los medios, el crecimiento excesivo de la biomasa adjunta, la rotación irregular y otros problemas de bajo rendimiento del proceso, hubo un cierto rechazo de dicho proceso por los diseñadores en las últimas décadas.

Sin embargo, en los últimos cinco años, con la participación de las estaciones de tratamiento, los Biodiscos ahora se consideran como una opción para el tratamiento de aguas residuales de las ciudades pequeñas y medianas empresas.

Descripción

Eliminados previamente los sólidos, arenas y grasas; y después de la Decantación 1ª, el Agua Residual pasa al Tratamiento Biológico en el que eliminaremos primero la materia orgánica disuelta por oxidación de la misma, y posteriormente (no es objeto de este proyecto) el nitrógeno por preoxidación a nitratos y reducción a continuación a nitrógeno gas en medio anóxico gracias a bacterias especializadas que consiguen digerir los nitratos y reducirlos a formas mas simples.

La Depuración Biológica tendrá lugar por medio de Contactores Biológicos Rotativos(RBC), mas popularmente conocidos como BIODISCOS, que se alojaran en varios depósitos de hormigón colocados en paralelo par poder realizar un proceso de Depuración en Serie y en varias Etapas.

Los Biodiscos son como su nombre indica unos discos, generalmente de PVC, Polietileno o Polipropileno, que estan girando parcialmente sumergidos en el agua residual y que sirven de soporte para que las colonias de bacterias se adhieran y formen una BIOMASA constante y confinada a una superficie determinada, de modo que si no se producen desprendimientos por mal funcionamiento o vertidos accidentales que contengan tóxicos o inhibidores, se trata de sistemas muy estables y con escasas variaciones en su rendimiento.

Los Biodiscos están girando a la vez que están parcialmente sumergidos, de manera que en su recorrido de 360º, una particular recorre todas las fases posibles; desde las totalmente aerobias cuando esta fuera del agua residual hasta las anaerobias cuando está sumergido, y por supuesto, interfaces anóxicas que corresponden a zonas intermedias.

 Es perfectamente posible pues, si se dimensiona correctamente el proceso, conseguir tanto la eliminación de la materia orgánica disuelta como la del nitrógeno total, e incluso en procesos avanzados al eliminación del fósforo disuelto por procedimientos biológicos.

 En nuestro caso para la eliminación de la materia orgánica consideraremos DOS ETAPAS SERIADAS, de manera que la primera recibe el agua procedente del Decantador 1º y la que está inmediatamente a continuación agua parcialmente depurada y que tendrán un rendimiento de un 60% y 90% respectivamente, y por tanto un rendimiento global superior al 93%.

 La 1ª ETAPA tiene un rendimiento unitario en eliminación de materia orgánica disuelta de 15 gr DBO5/m2.dia, mientras que la 2ª ETAPA solo alcanza 10 gr DBO5/m2.dia.

Accionamiento

El movimiento rotacional se consigue mediante un motorreductor eléctrico de alto factor de servicio, adecuado para el funcionamiento en continuo en ambientes duros(alta temperatura y alta humedad), que transmite el movimiento al eje soporte de los biodiscos mediante un acoplamiento elástico.

La transmisión del movimiento tiene lugar de forma directa mediante un acoplamiento elástico imprimiendo una velocidad final al eje menor de 2-3 vueltas/min.

Ciclo de Funcionamiento

Manual (Continuo)

El funcionamiento sería en continuo las 24 horas del día, a las r.p.m. nominales del motor, obviando cualquier tipo de orden contenido en el programa general de proceso.

 Automático (Con variación de velocidad)

 Realiza las mismas operaciones que en el modo manual pero según el programa de velocidades que se haya establecido.

Protección

 El sistema estará protegido contra el exceso de tensión (sobrecarga térmica)

Construcción

El puente consta de los siguientes elementos:

Estructura: De tipo Radial, construida en perfiles laminados de AºCº Galvanizado, unidos entre si por medio de tornillería de Aº Inox. AISI-304, forma la estructura soporte de los Biodiscos.

Eje: Cilíndrico de AºCº SCH ST 37 de 12" y 35 mm. de espesor de pared adecuada para resistir el peso de los Biodiscos y la Biomasa fijada en ellos, protegido contra la corrosión mediante chorreado grado SA 25 y dos manos de pintura epoxi y con terminales tratados térmicamente..

Biodiscos: Construidos en polipropileno, de forma poligonal y radio de 3,00 m., de una superficie específica de 6 m2/m2 de disco y una superficie unitaria de 36 m2/disco.

Cojinetes soporte: Tipo oscilante de rodillos, con cierre de laberintos(Dos por Etapa)

Unión entre 1ª y 2ª Etapa : Mediante Acoplamiento Elástico

Cubiertas de Bóveda de Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio con tratamiento contra la acción de los rayos UV, con cabeceros para su anclaje, ventanas de inspección y entradas para el aire necesario para el proceso biológico.

Datos de los biodiscos

El reactor Biológico Rotativo de Contacto (del inglés RBC, Rotating Biological Contactor); también mal llamado "Contactor Biológico Rotativo" (CBR), es un sistema de tratamiento de depuración de aguas que consistente en baterías de discos de diversos materiales colocados en paralelo que se van sumergiendo secuencial y parcialmente (un 40 %) en un depósito por donde circula el agua a tratar sobre dicho soporte se adhiere y desarrolla una biomasa activa procedente del agua residual, y la cual realiza el efecto depurador del sistema. A estos sistemas se les conoce habitualmente por Biodiscos.

Los biodiscos giran a baja velocidad (menor de 5 rpm), alrededor de un eje perpendicular a todos ellos.

A estos sistemas se les consideran un sistema de biomasa fija, pues los microorganismos responsables de la depuración trabajan (mayoritariamente) adheridos a los discos que están fabricados en diversos materiales plásticos que los hacen fuertes y ligeros

Dentro de los CBR cabe distinguir entre Biodiscos y Biocilindros.

En los Biodiscos el soporte para la fijación bacteriana está constituido por un conjunto de discos de material plástico de 2 a 4 m de diámetro. Los discos se mantienen paralelos y a corta distancia entre ellos gracias a un eje central que pasa a través de sus centros.

Los Biocilindros constituyen una modificación del sistema de Biodiscos, en ellos el sistema es una jaula cilíndrica perforada, que alberga en su interior un material soporte de plástico, al que se fija la biomasa bacteriana

Motores: Motor que hace girar al sistema a una velocidad inferior a 5 vueltas por minuto

Cuando los biodiscos se sumergen en agua a depurar y se ponen en funcionamiento, la biomasa formada por los microorganismos y otros sistemas biológicos se va fijando a la superficie del soporte (lo hace en más de un 95 %) y se va exponiendo al aire a medida que el disco va girando, después se sumergen en agua de nuevo para tomar contacto con la materia orgánica. Se suceden nuevos periodos de exposición al aire (oxigenación), e inmersión en el agua (alimentación).

Así se va formando la biopelícula a expensas de la materia orgánica del agua a tratar. La concentración de esta película puede llegar a los 30.000 mg/l. Esta alta concentración es la encargada de la alta eficacia de depuración en tiempos hidráulicos del sistema cortos.

Descripción del proceso

Los biodiscos son plantas depuradoras compactas ideales para comunidades comprendidas entre 50 y 3000 habitantes.Sus principales características són las siguientes:

• Calidad de vertido a cauce público

• Mínimo mantenimiento y gasto energético

• Ausencia de olores al estar totalmente tapado

Diagrama del proceso de biodiscos

El sistema de depuración propuesto esta constituido por los siguientes elementos:

• Digestor en frío de tres cámaras

• Tratamiento Biológico mediante Biodiscos

• Clarificación mediante decantación lamelar

• Purga de los fangos en exceso

• Digestor en frio

Como tratamiento primario se coloca un digestor en frío que se encarga de realizar tres funciones, regulador de caudal, decantador primario y digestor de fangos. Su construcción puede solventarsede dos formas:

• Prefabricada realizada en PRFV

• Obra civil, realizado mediante hormigón armado

Discos rotatorios

En los discos se deposita una película de biomasa que realiza un proceso de depuración biológica. Todo el proceso es capaz de reducir con rendimientos superiores al 90% los siguientes parámetros del agua:

• Demanda química y biológica de oxígeno

• Sólidos en suspensión

• Nitrógeno orgánico y amoniaca

Decantador Lamelar

Este elemento se encarga de separar el fango del agua depurada, de forma que el fango queda en la parte inferior del decantador y una bomba lo reenvía al digestor para que se acumule y se estabilice.

El fango acumulado en el digestor debe ser extraído mediante un camión autoaspirante que lo transporte a una planta de tratamiento adecuada.

Diagrama de una planta de tratamiento

Esquema típico de un una planta de tratamiento con biodiscos

Fabricantes

El sistema de oxidación biólogica de biorulli® aprovecha uno o más rodillos rotativos para la eliminación de la sustancia orgánica contenida en las aguas residuales.

Cada rodillo se compone de un árbol en el cual se insertan discos de polipropileno de número variable dependiendo del modelo.

Mediante un motorreductor, el árbol gira muy lentamente (1 ÷ 5 revoluciones al minuto, dependiendo del modelo y de las características de las aguas residuales).

Los discos se sumergen parcialmente (aprox. el 40% de su diámetro) en una cuba por la que pasan las aguas residuales a depurar.

El contacto entre aguas residuales y discos favorece la formación de flora bacteriana sobre éstos últimos.La flora, gracias a la rotación continua de los discos es sumergida alternativamente en el líquido (donde recoge la sustancia orgánica necesaria para su nutrición) y es llevada a contacto con el aire (donde se satura de oxígeno, otro elemento fundamental del proceso de oxidación biólogica).

La capa de flora bacteriana, una vez agotado su propio ciclo vital, se separa de forma autónoma de la superficie de los discos bajo forma de flóculos de fácil sedimentación.

Autor:

Any Mitchell Torres Cisneros

Instituto Tecnológico de Cd. Guzmán

Ingeniería Ambiental

Diseño de Plantas de Tratamiento I

Unidad 5

Cd. Guzmán, Jal. 25 de Mayo de 2010