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TECNOLOGIAS BIOFILTROS |
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1-
CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO BIOLOGICO DE DIGESTION AEROBICA El
propósito del proceso biológico es remover orgánicos disueltos y sólidos
orgánicos finamente divididos presentes en el efluente. Los procesos biológicos
pueden ser clasificados en reactores de lecho fijo y de mezcla completa. Cada
sistema se apoya en el establecimiento de comunidades de bacterias que
degradan la materia organica (sustrato) contenida en el efluente, en
presencia de oxigeno y nutrientes. Los microorganismos consumen el
sustrato del efluente para mantener su desarrollo y para producir nuevos
organismos. En
el caso de reactores de lecho fijo, la masa de microorganismos se
desarrolla sobre un relleno. En los reactores de mezcla completa los
microorganismos se encuentran en suspension. El
efluente, en un sistema o en otro, ingresa en el reactor donde los
microorganismos reducen el contenido de materia organica, para salir luego
con un alto contenido de solidos en suspension. Estos solidos son los
microorganismos provenientes del reactor que son arrastrados por el
efluente. Estos solidos biologicos, denominados barros activados, deben
ser removidos del efluente por un sistema de separacion solido/solido y
devueltos al reactor (recirculacion de barros biologicos). En
esta planta, como una forma de aprovechar las ventajas de ambos sistemas y
minimizar sus debilidades, se utilizan sistemas combinados. La
reacción bioquímica cualitativa de estabilización de materia orgánica
en la digestión aeróbica puede expresarse como: Materia
inerte + Materia orgánica + O2 + Nutrientes + Microorganismos ¯ Nuevos
microorganismos + CO2 + H2O + Materia inerte adicional La
materia organica que puede degradarse biologicamente esta representada por
la DBO: Demanda Biologica de Oxigeno. Este es un ensayo standard que mide
la cantidad de oxigeno necesario para que los microorganismos degraden la
materia organica presente en un periodo de 5 dias y a una temperatura de
20 ºC. 2-
PROCESOS AEROBICOS COMBINADOS Existen
numerosas combinaciones de procesos, dependiendo del tipo de proceso
usado, de la carga de las unidades individuales y del punto en el cual el
barro u otra corriente reciclada es
introducida en la corriente principal. Los procesos combinados consisten
en dos etapas para la remoción de contaminantes. En nuestro caso la
combinación consiste en un reactor de lecho fijo (biofiltro) y un reactor
de masa biológica en suspensión (reactor aeróbico). En
la primera etapa (biofiltro) los sólidos biológicos, que son producidos
a partir de la materia orgánica utilizada como sustrato por los
microorganismos, se mantienen unidos al relleno hasta que el esfuerzo de
corte hidráulico, el crecimiento excesivo y la combinación de otras
condiciones operativas inducen al desprendimiento de la biomasa en forma
regular y constante. El
tipo de relleno usado, la proporción de carga hidráulica y la carga orgánica
hacen variar las características y la masa de los sólidos desprendidos. Al
reactor de lecho fijo le sigue un reactor aerobico o camara de aeracion
(proceso por barros activados). Este reactor permite un tiempo de contacto
adicional a las bacterias en suspension para asimilar la DBO remanente. 3-
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS BASICOS VENTAJAS
Y DESVENTAJAS DE BIOFILTRO
En
particular el relleno plástico ofrece las siguientes ventajas:
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VENTAJAS
Y DESVENTAJAS DE BARROS ACTIVADOS
4-
CONTINGENCIAS Históricamente
los procesos combinados han tenido menos problemas que los procesos de
barros activados o biofiltro individualmente. Siempre considerando un
adecuado control y un buen
diseño inicial.
5-
EQUIPAMIENTO USADO EN SISTEMA COMBINADO
6-
TEORIA GENERAL BIOFILTROS El
objetivo del tratamiento biológico de efluentes por biofiltros es reducir
contaminantes solubles (no sedimentables) transformándolos en
subproductos de la respiración bacteriana y sólidos sedimentables (barro
biológico) que pueden ser removidos en la etapa de barros activados. Los
biofiltros tienen un lecho relleno sobre el cual el efluente es
continuamente distribuído. El relleno puede ser natural o sintético. El
efluente es aplicado uniformemente sobre la superficie del relleno y el
drenaje es conducido luego de pasar por el reactor aerobico a un
sedimentador secundario para separar sólidos. La purificación del
efluente se realiza en un biofiltro, por absorción y oxidación biológica
de la materia orgánica soluble presente en el efluente. 7-
TEORIA OPERACIONAL BIOFILTROS La
función del biofiltro es convertir orgánicos solubles y coloidales en
subproductos de la respiración bacteriana y sólidos sedimentables.
Cuando el efluente es aplicado, un film biológico se desarrolla sobre el
relleno. Esta película es responsable de la descomposición de la materia
orgánica del efluente, ya que está compuesta por una variada población
de microorganismos que utilizan la materia orgánica presente en el
efluente como su fuente de alimentación. El metabolismo de la materia orgánica,
que se produce con consumo de
oxígeno, vincula numerosas y complejas reacciones bioquímicas dentro de
las células de los microorganismos. Algunos
organismos se alimentan de sustancias complejas, produciendo nuevo
material celular y sustancias más simples. Otros tipos de microorganismos
usan estas sustancias menos complejas como fuente de alimentación y
producen sustancias simples. El proceso continúa hasta un efluente final
con mucha menos carga orgánica soluble. Los
microorganismos deben contar con un ambiente propicio (apropiados
nutrientes, temperatura y pH), suficiente oxígeno y el necesario tiempo
de contacto con el efluente para obtener un alto grado de conversión. El
oxígeno es consumido constantemente durante el metabolismo, por lo cual
se debe asegurar su amplia disponibilidad, sobre todo para evitar
condiciones anaeróbicas bajo las cuales se producirán olores
desagradables y la eficiencia del tratamiento decrecerá. Debido
al espesor del fango, la materia orgánica es metabolizada antes de
alcanzar los microorganismos del interior de la capa. Al no disponer de
fuente de carbono, los microorganismos de la parte interna entran en una
fase endógena y pierden su capacidad de adherirse a la superficie del
relleno. Esto permite que, debido al esfuerzo de corte provocado por el
efluente aplicado, el fango escurra del relleno y un nuevo fango comience
crecer. El proceso de desprendimiento continúa en varias etapas a través
del biofiltro. El tratamiento no se completa hasta que los sólidos
sedimentables son removidos desde el tanque de compensacion del biofiltro
como barro o bien en la etapa de reactores aerobicos. 8-
EQUIPAMIENTO USADO EN BIOFILTROS Dentro
del equipamiento usado en los biofiltros consideraremos el sistema de
distribución, el relleno, el sistema de recirculación y la estructura
contenedora. |
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8.1
- Sistema de Distribución El
sistema de distribución consiste en una grilla de cañerias con toberas.
El sistema contiene los correspondientes soportes, cañerias de
distribucion, bulones de anclaje, etc. El
relleno está construído en material sintético tipo cinta vertical. Las
cintas son de polietileno de 3 cm de ancho con un refuerzo plástico
localizado en el centro y que corre en toda la longitud de las mismas. La
superficie específica es superior a 150 m2/m3 en longitudes de 6 mts. Las
bandas estan fruncidas de manera tal que se logra aumentar la adherencia
biologica y evitar que se adhieran entre si cuando estan humedas. Las
cintas están adheridas a varillas de madera espaciadas de forma tal de
asegurar la superficie específica indicada y una adecuada distribución
hidráulica. Las
bandas plasticas y las varillas son quimicamente resistentes, tanto a los
desagües tratables biologicamente como a la accion de los microorganismos
que se adhieran a ellas. Asimismo son resistentes a la luz ultravioleta y
a temperaturas de hasta 45 ºC. 8.3
- Sistema de recirculación Es
condición indispensable mantener un determinado grado de mojado de la
superficie del relleno para mantener la biomasa activa y evitar su
desprendimiento, así como para conseguir un funcionamiento estable y
libre de dificultades operativas. La tasa de recirculación se selecciona
en función del tipo de relleno, superficie y, en algunos casos extremos,
de las características del efluente. En general puede definirse una tasa
específica en función del área del medio. La
recirculación se logra mediante el sistema de bombeo que eleva el
efluente hasta el sistema de distribución y lo vuelve a captar desde el
sistema de colección del mismo. El
efluente se incorpora juntamente con la corriente de reciclo en el tanque
de compensacion y por bombeo se separa la porción equivalente de efluente
tratado para ser enviado a la etapa posterior. El
caudal de reciclo es prácticamente fijo durante el proceso. De todos
modos, es necesario contar con un sistema de medición de ausencia de
caudal, para controlar el mismo regularmente. En
el canal de efluente se ha colocado un filtro/reja para evitar que solidos
de gran tamaño entren al pozo de bombeo y a las bombas de recirculacion. 8.4
- Estructura contenedora La
construcción se reduce a una envolvente exterior, una serie de columnas y
vigas internas de hormigón para sostener el relleno y con una base
platea de hormigón armado en el fondo que recibe efluente una vez
que ha percolado por el relleno de cinta Este
equipo requiere de una menor superficie comparado con otros sistemas de
aereación, ya que el volumen se logra con la altura, que va desde los 6 a
8 m, ofreciendo grandes ventajas a las industrias que tienen
poco espacio disponible o para evitar más inversiones comprando
terrenos y los gastos sobre
los impuestos que ellos generen. Este
sistema de rellenos es de rápida y sencilla colocación, lo que reduce más
aun los costos de mano de obra. 9
- OPERACION 9.1
- Puesta en marcha y parada El
biofiltro es arrancado por
simple introducción de flujo en él. La parada requiere la suspensión
del caudal, incluyendo reciclos. Antes del arranque todas las bombas,
motores, válvulas y distribuidores deben ser
lubricados de acuerdo a las instrucciones del fabricante. Todos los
controles de motores, instrumentación y energía suministrada deben ser
chequeados, y el distribuidor y el sistema de drenaje deben estar limpios. Después
del arranque el biofiltro debe
permanecer vigilado por varias horas para asegurar que todas las bombas y
distribuidores están funcionando apropiadamente. En menos de una semana
se producirá un crecimiento significativo sobre el relleno y después de
varias semanas el crecimiento será completo; dependiendo de la
temperatura y la carga orgánica del efluente. La
siembra del biofiltro con efluente de otro biofiltro o con barros
activados puede reducir el tiempo de puesta en marcha, no siendo necesario
esta operacion en este proyecto. Un biofiltro
puede usualmente ser parado por varias horas con pequeño
detrimento del proceso de tratamiento cuando se vuelve a poner en marcha.
Si el caudal en el biofiltro es
interrumpido por demasiado tiempo el biofilm se secará exteriormente,
morirán la mayoría de los microorganismos y tomará varias semanas
reestablecer el proceso. Sin embargo, mientras se mantengan las
condiciones de recirculación las consecuencias se minimizan. 9.2
- Operación diaria Una
vez que el crecimiento en el relleno ha sido establecido y la operación
de la planta es normal, algunos pequeños controles operacionales son
requeridos. Los siguientes deberían realizarse diariamente:
9.3
- Recomendaciones particulares Inicialmente
agregar al sistema agua limpia. Permitir al biofiltro operar por un día
usando solo agua limpia. Después del período de lavado, apagar las
bombas y permitir el escurrimiento del relleno por un corto período.
Entrar al fondo del biofiltro para extraer tiras que pudieran haberse
desprendido. Limpiar el filtro/reja de comunicacion con el pozo de bombeo.
Es común remover muchas tiras. Remover cualquier otra basura depositada
en el drenaje, para prevenir daños en las bombas. Sacar
el agua limpia del pozo de bombeo. Comenzar la alimentación con el
efluente a tratar por el biofiltro. Llenar el sistema del biofiltro con sólo
el suficiente efluente para que pueda operar en modo reciclo. Adicionar
nutrientes al pozo de reciclo de acuerdo a la siguiente relación:
DBO5
: N : P
100
: 5 : 1 Sembrar
microorganismos si la especificación del fabricante asi lo indica.
Permitir al biofiltro operar en modo reciclo por 24 - 48 hs. Después de
esto, comenzar a introducir efluente no tratado nuevamente. Mantener la
tasa de reciclo al máximo mientras continúa creciendo el caudal de
alimentación hasta las condiciones operativas, dentro de un período de
dos o tres días. El
filtro/reja del canal de efluente debería ser chequeado luego de los dos
días de operacion y limpiado si fuera necesario. Después de
aproximadamente 6 meses, esta reja debe ser limpiada y se debe verificar
que las tiras han dejado de caer. 9.4
– Resolucion de problemas operativos
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SECCION
TECNOLOGIAS PERTENECIENTES AL SITIO www.dsostenible.com.ar
LA OPINION DE DSOSTENIBLE NO NECESARIAMENTE COINCIDE CON LA OPINION DE LOS COUMNISTAS. A RAIZ DE CUALQUIER NOTA PUBLICADA EN ESTA PAGINA SE CONCEDERA DERECHO A REPLICA A QUIEN LO SOLICITE CON LA FINALIDAD DE MOSTRAR OTRO ENFOQUE SOBRE EL MISMO TEMA, ENRIQUECIENDO DE ESTA MANERA, LOS DEBATES QUE SE GENEREN.
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