Biofiltros
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Características de los biofilms
• Asociación de microorganismos adheridos a una superficie
• En condiciones naturales los microorganis- mos tienden a formar biofilms espontánea-mente
• El desarrollo de los microorganismos trae como consecuencia una estratificación fisiológica del biofilm
Formación de un Biofilm
• Acondicionamiento del medio soporte por adsorción de moléculas orgánicas
• Transporte de microorganismos desde el seno del agua hasta el medio soporte
• Parte de los microorganismos quedan adsorbidos permanentemente
• Estas bacterias crecen a expensas del sustrato• Se produce un crecimiento del biofilm y una
producción de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) de origen microbiano
• Estas EPS facilitan la adhesión de nuevas células y material particulado al biofilm
• Separación de parte o porciones del biofilm (sloughing off) por procesos físicos
Composición de un Biofilm• Microorganismos adheridos a un material soporte
• Matriz de exopolímeros orgánicos de origen microbiano• Materias en suspensión inorgánicas adheridas
ESTRATIFICACIÓN FISIOLÓGICA DE
LOS BIOFILMS
• El oxígeno y los nutrientes transportados por el agua difunden a través del biofilm
• ¿Qué es la capa límite?
• La profundidad hasta la que un biofilm es activo es de 300-400m
• El sloughing-off o desprendimiento natural
LOS PROCESOS DE FANGO LOS PROCESOS DE FANGO ADHERIDO A SOPORTEADHERIDO A SOPORTE
• Filtros percoladores (Trickling filters)
• Discos biológicos (Rotating Biological Contactors)
• Reactores Airlift
• Filtros Biológicos
Introducción• Tecnología más antigua de
fango adherido • 1893 Salford, Inglaterra• Se distinguen dos categorias:
– filtros percoladores de relleno tradicional
– filtros percoladores de relleno plástico
Fundamentos de los Filtros Percoladores
(Trickling Filters)• Se hace pasar el agua residual a través de un
lecho que soporta el fango adherido• La aireación es por ventilación natural, o
excepcionalmente forzada• Conforme el biofilm madura se dan procesos de
desprendimineto• Es necesaria una sedimentación secundaria para
la separación de sólidos
Características• Sedimentación primaria para prevenir de
colamataciones• Relleno: puzzolana, gravas, etc. con una
porosidad del 50 %• Profundidad media del lecho de 2 metros• La recirculación del efluente para diluir el
influente incrementa la eficacia• Autolimpieza permanente por sloughing-off• Sedimentación secundaria para separación
de sólidos• En condiciones de baja carga, puede darse
nitrificación en la parte inferior del lecho
Clasificación
En función de la carga orgánica aplicada se distinguen
• Filtros de baja carga• Filtros de alta carga
Carga Baja carga Alta carga
Kg DBO5/m3.día 0.08 - 0.15 0.7 - 0.8
m3/m2.h < 0.4 > 0.7
Filtro percolador de
relleno plástico• Relleno plástico de
diferentes configuraciones
• Hasta 90 % de porosidad
• Elevada superficie específica
• Reactores más altos (reducción de la superficie requerida)
• Aireación facilitada
• Tratamiento de cargas de 1 a 5 Kg DQO/m3.día
• Posibilidad de cubrición
Aplicaciones• Tratamiento de aguas urbanas para
eliminación de materia orgánica• Tratamiento de aguas industriales:
– pretratamiento de aguas concentradas de industrias agroalimentarias
– tratamiento de aguas de refinerías
• Nitrificación terciaria posterior a una etapa de fangos activos
Consideraciones generales
• Reactores de forma cilíndrica o poligonal• Materiales plásticos ordenados o
desordenados• Distribución rotatoria del agua • Aireación preferiblemente facilitada• Carga hidráulica entre 1,5 y 5 m3/m2.h• Recirculación para diluir el influente y
prevenir contra colmataciones• Producción de fango: 0,2 - 0,5 Kg
SSV/Kg DBO5 eliminada
Fundamentos de los Biodiscos• Conjunto de discos de plástico unidos
axialmente por un eje• Parcialmente sumergidos en un tanque • Leve rotación del eje • El fango adherido a los discos se
expone alternativamente al agua residual y al oxígeno del aire
• Desprendimientos naturales del biofilm
• Etapas separadas• Decantación secundaria obligatoria
Parámetros habituales
• Diámetro de los discos: 2-3 metros
• Separación entre discos: 2-3 cm• Velocidad de giro del eje: 1 a 2 rpm• Cargas hidráulicas: 2 m3/m2.h• Cargas orgánicas muy variables: 5 - 26
g de DBO5 m2/día
• Poblaciones pequeñas (máximo 50000 habitantes equivalentes)
Fundamentos de la Biofiltración
• Reactores biológicos en los que la biomasa está adherida a un soporte y no en suspensión
• El soporte es granular o corrugado• Se dan dos procesos en el mismo
reactor:– Degradación biológica de contaminantes– Filtración física de materias en suspensión
• Es necesario realizar periódicos lavados
Ventajas de la Biofiltración
• Ahorro de espacio – debido a la mayor concentración de
biomasa
• No requieren decantación secundaria– ausencia de bulking
• Menor emisión de olores• Construcción modular• Operación automatizada
Desventajas de la Biofiltración
• Posible sensibilidad a altas cargas• Requerimiento de un buen
pretratamiento• Ciclos de lavados cada 24-48 horas• Alto requerimiento energético
– bombas y soplantes para los lavados
• Personal cualificado por la complejidad del proceso
El proceso de lavado• Objetivo: eliminar el exceso de fango que ha
colmatado el filtro• Frecuencia: cada 24-48 horas• Secuencia
– inyección de aire para desatascar– lavado con aire y agua simultáneos– aclarado final con agua
• Es un proceso similar al lavado de filtros de arena
Clasificación en función del material soporte
• Biofiltros con material soporte de naturaleza mineral• Biofiltros con material soporte de naturaleza plástica • Biofiltros con placas arrugadas
Clasificación de los procesos en función del sentido de
alimentación• Sentido de flujo del influente
ascendente– Biofor– Biostyr
• Sentido de flujo del influente descendente– Biocarbone– Biopur y Bioactive
• Modo de alimentación: upflow
• Material de relleno mas denso que el agua: Biolita
• Lavados upflow con efluente final y aire
Tecnología: Lecho Móvil (MBBR)
• La biomasa crece sobre soporte.
• El soporte no está fijo (biofiltros) sino en movimiento en el reactor.
• El movimiento está producido típicamente por la aireación con burbuja gruesa (en reactores óxicos) y por la agitación en reactores anóxicos.
Tecnología: Lecho Móvil (MBBR)
• % de volumen con el relleno es variable, dependiendo de diversos factores hasta un máximo del 70%.
• Admite diversas configuraciones (eliminación de C, eliminación de N, etc).
Tecnología: Lecho Móvil (MBBR)
• Ventajas del proceso:– Evita recirculación de fangos.– Alta concentración de biomasa en soporte permite
volúmenes menores que fangos activos.– No hay pérdida de cargas grandes.– Carga de sólidos sobre el decantador secundario
es menor.– Simplicidad de operación Bajos costes de
operación (mano de obra)
Tecnología: Lecho Móvil (MBBR)
• Desventajas:– Altos aportes de oxígeno (para agitación se
requieren niveles de 5-8 mg/L).– coste del relleno (patentes).– Ausencia de control sobre SRT (purga de
fangos sin control).
Tecnología: Lecho Móvil (MBBR)