1.7: Métodos de Tratamiento Biológico

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Resultados de aprendizaje

Describir diferentes métodos para tratar biológicamente las aguas residuales
Comparar y contrastar los métodos de tratamiento con película fija con otros métodos de tratamiento biológico
Comprender el funcionamiento de un filtro de goteo y cómo controlarlo

Procesos de Película Fija

Un proceso de tratamiento con película fija sigue siendo un método de tratamiento biológico y utiliza el mismo tipo de bacterias que se discutió en el Capítulo 6. La diferencia es que en lugar de que las bacterias floten cerca del fondo de un estanque, se fijan a algún tipo de medio. Los medios pueden ser piedra natural, plásticos sintéticos o discos giratorios grandes.

Contactores Biológicos Rotativos

Los contactores biológicos rotativos (RBC) utilizan bacterias aeróbicas para descomponer el BOD5 entrante. Están compuestas por una serie de discos circulares muy poco espaciados. Los discos están conectados a un eje que está acoplado a un motor. El conjunto de discos se colocan horizontalmente en un tanque y giran a baja velocidad. El agua residual entrante ingresa al tanque y sumerge aproximadamente 40% de los discos. El agua se mueve a través del tanque y entra en contacto con las bacterias aeróbicas que están creciendo en los discos. Cuando los discos están sumergidos en las aguas residuales, las bacterias tienen acceso al BOD5 y lo consumirán. A medida que los discos rotan fuera del líquido en el tanque, se exponen a la atmósfera donde las bacterias pueden utilizar oxígeno para la descomposición aeróbica del BOD5.

Los discos son típicamente 12 pies de diámetro y varios discos se combinan juntos para hacer un cilindro largo. Las longitudes comunes son de 25 pies. El motor hace girar los discos a aproximadamente 1.5 rpm. No es raro ver que se utilizan múltiples RBC tanto en configuraciones paralelas como en serie. A medida que las bacterias prosperan en este ambiente, eventualmente se acumularán en los discos y comenzarán a desprenderse. El efluente del RBC se envía a un estanque de acabado o clarificador para tratar adicionalmente estos sólidos.

Cada uno de los RBC está cubierto por varias razones. Los discos suelen estar hechos de plástico, por lo que las cubiertas protegerán los discos de volverse quebradizos debido al daño solar. Los malos olores de las aguas residuales y los gases H2S estarán presentes en los RBC. Cubrirlos reducirá estos olores y evitará quejas molestas por parte de la comunidad. Por último, las cubiertas protegerán a las bacterias de ser lavadas de los discos durante eventos de lluvia. Las cubiertas de fibra de vidrio se usan comúnmente y son más rentables que construir los RBC en un edificio. La humedad y los gases de aguas residuales pueden ser corrosivos para el cemento, los metales y otros materiales de construcción.

Filtros de goteo

Los filtros de goteo son otra forma de tratamiento biológico de película fija. Están compuestos por tanques circulares llenos de piedra, roca de lava, cerámica o material sintético, todos los cuales se conocen como medios. El medio estándar tiene aproximadamente de 1 pulgada a 4 pulgadas de diámetro. Las bacterias se fijarán a este medio y se producirá una descomposición aeróbica a medida que las aguas residuales entrantes entran en contacto con las bacterias. Si bien los filtros de goteo pueden ser relativamente profundos, alrededor de 3 a 8 pies, hay un amplio flujo de aire en los vacíos de los medios para permitir que las bacterias aeróbicas prosperen. Los filtros de goteo a menudo tienen puertos de ventilación cerca de la parte inferior para garantizar que haya suficiente flujo de aire a las bacterias. Las aguas residuales ingresan al filtro de goteo en la parte superior del filtro. Luego la gravedad se hace cargo y las aguas residuales se filtran a través del medio hasta el fondo del tanque donde se capturan en un sistema de drenaje subterráneo.

Las aguas residuales se transportan desde los tanques de sedimentación primarios hasta los filtros de goteo. Esto se hace ya sea por gravedad o mediante el uso de una bomba. De cualquier manera, un filtro de goteo utiliza esta presión en el agua para distribuir uniformemente las aguas residuales al filtro de goteo. Hay un brazo distribuidor que expande el diámetro del tanque circular. Las aguas residuales son forzadas a salir a través de pequeñas salidas en el brazo distribuidor que harán que el brazo gire.

Las aguas residuales se filtran a través de los medios y entran en contacto con las bacterias fijadas a los medios. Las bacterias se encuentran ahora en un ambiente suficiente donde ocurrirá la descomposición aeróbica y reducirá el DBO5 de las aguas residuales. Con el tiempo las bacterias se acumularán en los medios y eventualmente se caerán o se desprenderán. Estos sólidos serán capturados en el sistema de drenaje inferior y enviados al clarificador secundario. En el clarificador, se producirá sedimentación y los sólidos se asentarán en el fondo del clarificador y serán retirados.

Recirculación

La recirculación del efluente clarificado es un componente operativo clave de un filtro de goteo. El agua de los clarificadores secundarios ya ha pasado por el proceso de tratamiento biológico del filtro de goteo y tiene una menor cantidad de BOD5. Al recircular esta agua tratada con las aguas residuales entrantes, diluirá el BOD5 entrante. La recirculación también podrá controlar el nivel de oxígeno disuelto en los filtros de goteo. El aumento de la tasa de recirculación hará que el oxígeno disuelto aumente y la disminución de la tasa de recirculación hará que disminuya. Una concentración óptima de oxígeno disuelto en el filtro de goteo es de 1.5 mg/L a 2.0 mg/L.

Cargando Orgánico

Los filtros de goteo se pueden clasificar adicionalmente por la cantidad de BOD5 que se envía a la unidad de tratamiento. Los filtros de goteo de baja tasa reciben hasta 25 lbs de BOD5/1000 pies cúbicos/día. Con esta carga orgánica más baja, un operador puede esperar lograr una eliminación de BOD5 de 80% a 90%. Los filtros intermedios pueden manejar hasta 40 lbs de BOD5/1000 pies cúbicos/día, pero verán menores eficiencias de eliminación de BOD5. Los filtros de alta velocidad y desbaste tendrán una carga de BOD5 superior a 50 lbs de BOD5/1000 pies cúbicos/día. A estas cargas más altas, la eliminación de BOD5 disminuye significativamente y no cumplirá con los requisitos reglamentarios actuales. Los filtros de alta tasa y desbaste a menudo se utilizan como paso preliminar y se combinan con otras formas de tratamiento para garantizar que se logre el cumplimiento normativo.