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DOBLE SISTEMA DE LECHO MOVIL (MBBR) PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON ALTA CARGA DE NITRÓGENO Y DBO

Desde hace unos años los reactores de lecho móvil de biomasa fija (MBBRs), diseñados para el funcionamiento en el tratamiento de aguas residuales, garantizan una eficaz eliminación total del nitrógeno Kjeldahl (NTK), demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y sólidos suspendidos totales (SST) tanto en aguas residuales urbanas como industriales.

INTRODUCCIÓN

Como ejemplo, uno de los casos mas difíciles de tratar es el procesamiento de aguas residuales procedentes del tratamiento de aves de corral u otro tipo de aguas procedentes de explotaciones ganaderas y mataderos en general, por la cantidad de grasas y aceites de alto contenido en lípidos (FOG).

Estas actividades comportan un alto consumo de agua, como es típico en todos los sectores de procesamiento de alimentos. Para el engorde de pollo, por ejemplo, se necesitan entre diecinueve (19) y treinta y ocho (38 ) litros de agua (5-10 gal USA) para procesar una ave de tamaño medio, de unos dos (2) kilos. Es usual para un procesador de pollos generar de media entre 3.100 -3.800 metros cúbicos de aguas residuales al día (800.000-1.000.000 gal USA). Esta agua está cargada de proteínas, grasas e hidratos de carbono de la carne, la grasa, la sangre, la piel , pelos y plumas. Las aguas residuales que contienen un alto contenido de grasa, el aceite y la grasa pueden presentar un reto significativo para su tratamiento. El efluente es también típicamente contaminado con una buena cantidad de materia inorgánica de grano y otros. Igual sucede con las aguas residuales de mataderos de otro tipo de animales, con la característica comunes de contenidos en grasas y aceites y las diferencias características de cada sector.

Para este tipo de aguas residuales, se requieren plantas de tratamiento altamente especializadas y efectivas para eliminar la mayor parte de este material orgánico disuelto o en suspensión en las aguas residuales antes de su vertido al alcantarillado municipal o a cauce público para lograr el cumplimiento de las regulaciones ambientales locales, estatales y comunitarias.

Para llegar a los niveles de nitrógeno totales aceptables, y procesar de manera eficiente la alta carga en contenido orgánico de las aguas residuales, en el mundo del agua se ha desarrollado un sistema de tratamiento biológico de dos etapas con biomasa fija sobre un soporte plástico de alta superficie específica (portador o carrier) lecho móvil (MBBR), seguido por un proceso de flotación por aire disuelto (DAF), o sistema de microfiltración, para aclarar los sólidos biológicos que se producen durante los procesos MBBR.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

Los MBBRs utilizan las ventajas de los lodos activados y los sistemas de biomasa fija. La primera etapa (primer MBBR) en el proceso de dúo-biorreactor está diseñada para eliminar la práctica totalidad del nitrógeno, las bacterias utilizan el oxígeno contenido en los nitratos en un reactor anóxico, quedando el nitrógeno libre, liberándose a la atmósfera.

La segunda etapa ( segundo MBBR) se utiliza para la eliminación de la DBO.
Los MBBRs duales, que funcionan a un rango de temperatura de 15 ° a 30 ° C, permiten el crecimiento de bacterias especializada en cada reactor. En ambos reactores, pueden ayudarse las reacciones, con la adición de microorganismos especializados.

Deben alcanzarse altas reducciones de la DBO para llegar a eliminar el constituyente de amoniaco/TKN, las bacterias que están consumiendo la DBO orgánica deben superar a las bacterias nitrificantes. Para garantizar que se llegue a la concentración de amoniaco en el efluente que cumpla con los requisitos, la totalidad de la DBO debe ser eliminada.

La base del proceso son los elementos portadores del biofilm que están hechos de material plástico. El BIOFILL® tipo C, de alta densidad (polietileno o polipropileno) y alta superficie específica ( entre 460 – 605 m2/m3). Estos elementos proporcionan una gran superficie protegida para el biofilm y las condiciones óptimas para el crecimiento de bacterias y para la degradación de la DBO, NH3-N y NO3-N.

El proceso de transformación de nitratos en gas tiene lugar en etapas seriadas catalizadas por sistemas encimáticos diferentes, apareciendo en el proceso productos intermedios diferentes, nitratos (NO2), óxido nítrico y óxido nitroso (NO).

Esta tecnología combina un portador de biomasa única completamente abierto y completamente protegido con una aireación y diseño de mezcla altamente eficiente. Esto se traduce en un área de superficie efectiva superior para el crecimiento de la biomasa y óptima eficiencia de transferencia de oxígeno, y minimiza los efectos secundarios de transferencia de masas.

El biofilm protege los cultivos bacterianos de alteraciones en el pH, en la temperatura, y de las entradas bruscas de tóxicos, produciendo un sistema muy robusto a pesar de las fluctuaciones del proceso.

Se requiere menos espacio físico, aproximadamente 30% para la construcción de la planta depuradora (superficie – volumen) en comparación con otros sistemas biológicos y muchos menos factores de control. Los niveles de nutrientes y los niveles de oxígeno disuelto (DO) son los únicos puntos de control necesarios para el sistema.

La parrilla de aireación montada en la parte inferior del reactor aerobio proporciona a las bacterias el oxígeno necesario requerido. El diseño de la parrilla proporciona la turbulencia y mezcla necesarias para mejorar la transferencia de masa de oxígeno y el flujo de las aguas residuales a través del biofilm, creando condiciones óptimas para la degradación de la DBO, NH3-N o N-NO3. El diseño de la parrilla también soporta el intenso peso de los portadores de biofilm en el caso de que el reactor tenga que ser drenado.

ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS A LA INSTALACIÓN DE BASE

Cualquier proceso biológico, se ve dificultado ante la presencia de una alta concentración de grasas y/o aceites. Este inconveniente que es usual en este tipo de aguas residuales, debe solucionarse antes de los procesos biológicos. El sistema utilizado hasta hace poco tiempo ha sido la instalación de un sistema primario por flotación, pero este sistema genera una cantidad de lodo, que encarece mucho el coste de explotación de la planta. Actualmente este tratamiento primario se está substituyendo por productos biológicos que adsorben directamente las grasas y aceites con un bajo coste.

En los MBBRs, los cultivos de bacterias digieren los compuestos orgánicos solubles y poco a poco maduran, desprendiéndose del medio y formando flóculos naturales. Para proporcionar una eliminación eficiente de la biomasa y sólidos producidos en los MBBRs desprendido, un sistema terciario DAF o un microfiltro, se acopla con el MBBR para proporcionar un sistema de tratamiento completo.

Flexibilidad y eficiencia operacionales

Un sistema de control, integrando las funciones de los MBBRs con procesos de la planta de aguas arriba y aguas abajo, utiliza un controlador lógico programable (PLC) para controlar estrechamente los parámetros de funcionamiento y las tasas de alimentación de productos químicos para lograr condiciones de efluentes altamente consistentes y de calidad. El software de control proporciona la funcionalidad de parametraizar los datos operativos.

También permite a los operadores controlar el sistema desde un lugar con una pantalla táctil HMI (interfaz hombre/máquina) o incluso mediante un teléfono móvil. La planta puede ser controlada y localizar averías desde ubicaciones remotas a través de Internet.

ELEMENTOS ESESNCIALES PARA EL BUEN FUNCIONAMENTO DEL SISTEMA.

  1. Portador o carrier de la biomasa fija: BIOFILL® TIPO C y C-2
  2. Microorganismos específicos para complementar el proceso de nitrificación-desnitrificación MICROCAT® DEN
  3. Microorganismos específicos para eliminar grasas y aceites: MICROCAT® BIOPOP
  4. Sistema terciario de microfiltración : Tamiz rotativo de micro malla perforada.
SISTEMA TERCIARIO DE MICROFILTRACIÓN
SISTEMA TERCIARIO DE FLOTACIÓN – DAF
MICROCAT BIOPOP