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5/7/2018 TECNOLOGIAS BIOFILTRO - slidepdf.com

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TECNOLOGIAS BIOFILTROS

PAGINA INICIAL

ACUERDOSINTERNACIONALES

SITUACION AMBIENTALINTERNACIONAL

1- CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO BIOLOGICO DE DIGESTION AEROBICA

El propósito del proceso biológico es remover orgánicos disueltos y sólidos orgánicosfinamente divididos presentes en el efluente. Los procesos biológicos pueden ser clasificadosen reactores de lecho fijo y de mezcla completa.

Cada sistema se apoya en el establecimiento de comunidades de bacterias que degradan lamateria organica (sustrato) contenida en el efluente, en presencia de oxigeno y nutrientes. Losmicroorganismos consumen el sustrato del efluente para mantener su desarrollo y paraproducir 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 ensuspension.

El efluente, en un sistema o en otro, ingresa en el reactor donde los microorganismos reducenel contenido de materia organica, para salir luego con un alto contenido de solidos ensuspension. Estos solidos son los microorganismos provenientes del reactor que sonarrastrados por el efluente. Estos solidos biologicos, denominados barros activados, debenser 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 digestiónaeróbica puede expresarse como:

Materia inerte + Materia orgánica + O2 + Nutrientes + Microorganismos

q

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 oxigenonecesario 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, dela carga de las unidades individuales y del punto en el cual el barro u otra corriente recicladaes introducida en la corriente principal. Los procesos combinados consisten en dos etapaspara 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 materiaorgánica utilizada como sustrato por los microorganismos, se mantienen unidos al rellenohasta que el esfuerzo de corte hidráulico, el crecimiento excesivo y la combinación de otrascondiciones 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 barrosactivados). 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

VENTAJAS DESVENTAJAS

Simplicidad operativa Menor flexibilidad operativa

Mejoramiento de barros secundarios Eficiencias óptimas < 75%

Bajo costo de operación

Resistencia al shock

Bajo mantenimiento

Bajo requerimiento de energía

Menor generación de lodos

En particular el relleno plástico ofrece las siguientes ventajas:

y Los costos de construcción para las torres son menores.

y Altas concentraciones de materia orgánica soluble o sólida no tapan elbiofiltro y por lo tanto no necesita el grado de tratamiento preliminar requeridopor otros rellenos.

y El diseño vertical de biofiltro reduce la superficie de contacto entre las tiras yelimina superficies horizontales que pueden causar taponamiento.

y Toda la superficie de las tiras tiene contacto con el agua.

y La estructura de soporte ofrece una plataforma excelente para la inspección yel mantenimiento del distribuidor.

y Esta fabricado con polietileno de alta calidad y en las tiras no hay uniones conpegamento, debido a que todas las uniones estan hechas con calor.

Desarrollo bacteriano sobre las cintas plásticas Detalle de las cintas VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE BARROS ACTIVADOS

VENTAJAS DESVENTAJAS

Alta flexibilidad operacional Complejidad operativa

Alta eficiencia ( > 97%) Mayor volumen de barros

Control de nitrificación Mayor sensibilidad a shock de carga

Alto consumo de energía



Mayores costos operativos

4- CONTINGENCIAS

Históricamente los procesos combinados han tenido menos problemas que los procesos debarros activados o biofiltro individualmente. Siempre considerando un adecuado control y unbuen diseño inicial.

PROBLEMA EFECTO/OBSERVACION

Excesiva cantidad de - Taponamiento (mínimo en rellenos de cinta)

sólidos en la entrada - Estancamiento de agua

- Olor

- Reducción de eficiencia

- Moscas

Sobrecarga - Altos valores de sólidos suspendidos totales

hidráulica - Altos valores de sólidos suspendidos totales

Nitrificación - Alta demanda de cloro

- Bajo pH

Deficiencia de - Bacterias filamentosas

nutrientes - Aumento de barros

- Fuga de DBO solubleSobrecarga orgánica - Fuga de DBO soluble

-Olor

- Bajo oxígeno disuelto

- Pobre calidad de efluente

Caracoles - Sedimentos en cámaras y estructuras

Fuerte carga - Shock de carga orgánica

industrial - Deficiencia de nutrientes

- Bajo pH

- Barros contaminados

- Olores

- Problemas de corrosión

Clima frio - Disminución en la eficiencia de remoción

- Escarchamiento

- Disminución en la nitrificación

Baja carga orgánica - Alto consumo energético

- Nitrificación

5- EQUIPAMIENTO USADO EN SISTEMA COMBINADO

y · Biofiltros

y · Cámara de aereación

y · Sedimentador secundario

6- TEORIA GENERAL BIOFILTROS

El objetivo del tratamiento biológico de efluentes por biofiltros es reducir contaminantessolubles (no sedimentables) transformándolos en subproductos de la respiración bacteriana ysólidos 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. Elrelleno puede ser natural o sintético. El efluente es aplicado uniformemente sobre la superficiedel relleno y el drenaje es conducido luego de pasar por el reactor aerobico a unsedimentador secundario para separar sólidos. La purificación del efluente se realiza en unbiofiltro, por absorción y oxidación biológica de la materia orgánica soluble presente en elefluente.



7- TEORIA OPERACIONAL BIOFILTROS

La función del biofiltro es convertir orgánicos solubles y coloidales en subproductos de larespiración bacteriana y sólidos sedimentables. Cuando el efluente es aplicado, un filmbiológico se desarrolla sobre el relleno. Esta película es responsable de la descomposición dela materia orgánica del efluente, ya que está compuesta por una variada población demicroorganismos 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 deoxígeno, vincula numerosas y complejas reacciones bioquímicas dentro de las células de losmicroorganismos.

Algunos organismos se alimentan de sustancias complejas, produciendo nuevo materialcelular y sustancias más simples. Otros tipos de microorganismos usan estas sustancias

menos complejas como fuente de alimentación y producen sustancias simples. El procesocontinúa 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 paraobtener un alto grado de conversión. El oxígeno es consumido constantemente durante elmetabolismo, 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 losmicroorganismos del interior de la capa. Al no disponer de fuente de carbono, losmicroorganismos de la parte interna entran en una fase endógena y pierden su capacidad deadherirse a la superficie del relleno. Esto permite que, debido al esfuerzo de corte provocadopor el efluente aplicado, el fango escurra del relleno y un nuevo fango comience crecer. Elproceso de desprendimiento continúa en varias etapas a través del biofiltro. El tratamiento nose 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, elrelleno, el sistema de recirculación y la estructura contenedora.



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.

8.2 - Relleno

El relleno está construído en material sintético tipo cinta vertical. Las cintas son de polietilenode 3 cm de ancho con un refuerzo plástico localizado en el centro y que corre en toda lalongitud 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 biologicay evitar que se adhieran entre si cuando estan humedas. Las cintas están adheridas a varillasde madera espaciadas de forma tal de asegurar la superficie específica indicada y unaadecuada distribución hidráulica.

Las bandas plasticas y las varillas son quimicamente resistentes, tanto a los desagüestratables 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 delrelleno 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 seselecciona en función del tipo de relleno, superficie y, en algunos casos extremos, de lascaracterísticas 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 elsistema 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 compensaciony por bombeo se separa la porción equivalente de efluente tratado para ser enviado a la etapaposterior.

El caudal de reciclo es prácticamente fijo durante el proceso. De todos modos, es necesariocontar con un sistema de medición de ausencia de caudal, para controlar el mismoregularmente.

En el canal de efluente se ha colocado un filtro/reja para evitar que solidos de gran tamañoentren 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 internasde hormigón para sostener el relleno y con una base platea de hormigón armado en el fondoque 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, yaque el volumen se logra con la altura, que va desde los 6 a 8 m, ofreciendo grandes ventajasa las industrias que tienen poco espacio disponible o para evitar más inversiones comprandoterrenos 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 costosde 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 unasemana se producirá un crecimiento significativo sobre el relleno y después de variassemanas el crecimiento será completo; dependiendo de la temperatura y la carga orgánica delefluente.

La siembra del biofiltro con efluente de otro biofiltro o con barros activados puede reducir eltiempo de puesta en marcha, no siendo necesario esta operacion en este proyecto. Unbiofiltro puede usualmente ser parado por varias horas con pequeño detrimento del procesode 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 delos microorganismos y tomará varias semanas reestablecer el proceso. Sin embargo, mientrasse 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 esnormal, algunos pequeños controles operacionales son requeridos. Los siguientes deberíanrealizarse diariamente:

y Chequeo de las bocas del distribuidor en la parte superior del relleno, drenajes yventeos contra taponamientos.

y Observación del influente y el efluente con respecto a turbidez y sólidos

suspendidos; y observación del crecimiento biológico en el relleno.

y Observación de equipos de bombeo, chequeo de presiones y caudales

y Chequeo de olores.

y Controles de parámetros cuantitativos (DBO5, DQO, SS, etc)

9.3 - Recomendaciones particulares

Inicialmente agregar al sistema agua limpia. Permitir al biofiltro operar por un día usando soloagua limpia. Después del período de lavado, apagar las bombas y permitir el escurrimiento delrelleno por un corto período. Entrar al fondo del biofiltro para extraer tiras que pudieranhaberse desprendido. Limpiar el filtro/reja de comunicacion con el pozo de bombeo. Es comúnremover 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 puedaoperar 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 notratado nuevamente. Mantener la tasa de reciclo al máximo mientras continúa creciendo elcaudal 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 ylimpiado 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

PROBLEMA POSIBLE CAUSA ACCION CORRECTIVA

Aumento desólidossuspendidos

1) Sedimentador secundariohidráulicamentesobrealimentado.

Chequear el desborde del sedimentador secundario. Si es posible reducir el caudalpor reducción de circulación

2) Denitrificación en elsedimentador secundario

a) Incrementar la velocidad de remociónde barros

b) Aumentar la carga del biofiltro paraprevenir la nitrificación.

c) Barrer los sobrenadantes o usar spray

de agua para liberar el nitrógeno.3) Excesivos desprendimientosen el biofiltro debido a cambiosen

a) Chequear el efluente: materialestóxicos, variación de pH, variación detemperatura, variación de DBO, etc.

el efluente b) Identificar y eliminar la fuente queprovocó el desajuste.

c) Optimizar el vuelco interno de lafábrica.

4) Mal funcionamiento delsedimentador secundario

Chequear roturas en el equipo colector.Reparar o reemplazar.

5) Cortocircuito de caudal através del sedimentador secundario

Revisar nivel en vertederos

Aumento de la

DBO en elefluente

1) Aumento de sólidos

suspendidos

Ver aumento de sólidos suspendidos

2) Excesiva carga orgánica enel filtro

a) Calcular carga

b) Reducir la carga poniendo másbiofiltros en servicio

3) Indeseable crecimiento

biológico en el relleno

a) Realizar exámen microscópico del

biofilm

b) Clorinar el biofiltro para eliminar elcrecimiento indeseable

Olores 1) Excesiva carga orgánica a) Calcular la carga

objetables en elfiltro

causante de descomposiciónanaerobia

b) Reducir la carga poniendo másbiofiltros en servicio

d) Fomentar las condiciones aeróbicas enlas unidades de tratamiento aguas arribadel biofiltro por adición de oxidantes comocloro, permanganato de potasio, peróxidode hidrógeno o por preaereación, recicloen la planta

e) Reforzar las restricciones en laindustria, si ésta es fuente de carga

excesiva.2) Ventilación insuficiente a) Aumentar la carga hidráulica para lavar

el excesivo crecimiento de biofilm.



b) Remover residuos de los canales deefluente del biofiltro y drenajes.

c) Desbloquear venteos

d) Remover residuos en el tope del relleno

e) Reducir la carga hidráulica si losdrenajes están inundados.

f) Chequear si hay taponamiento en el

biofiltro debido a rotura del relleno.Moscas en elbiofiltro

1) Insuficiente humidificacióndel relleno (un ambiente dehumedad no permite que se

a) Aumentar la carga hidráulica. Con altocaudal se barrerán los huevos

crien moscas) b) Destapar toberas

2) El ambiente del biofiltroconduce al crecimiento demoscas

a) Clorar el biofiltro por varias horas cadasemana durante la época de moscas,manteniendo de 1 a 2 mg/lt de clororesidual.

b) Rociar el área circundante del biofiltrocon insecticida si no está prohibido por reglamentación. No rociar sobre lasuperficie del filtro

3) Mantenimiento deficiente Mantener el área circundante del biofiltro

regada. Remover maleza y arbustos.

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