Aplicaciones

Tal vez la mejor manera de visualizar el “cambio tecnológico” es observando que el área de intercambio o superficie expuesta de los mejores exponentes de la categoría,  por unidad de volumen, alcanza más de 25 veces la correspondiente a los rellenos estructurados empleados en filtros biológicos, sean aeróbicos (biotorres, biotowers o trickling filters) o anaeróbicos (filtro anaeróbico o filtro anaeróbico híbrido).  Como marco de referencia, el relleno estructurado empleado en torres de enfriamiento ofrece apenas entre 1.5 y poco más de 2 veces superficie de exposición o intercambio por unidad de volumen.  Este último caso corresponde a la apertura 12mm que a simple vista "parece" decididamente densa (c. 226 m2/m3). 

Tal como mencionáramos existe una gran variedad de diseños: trenzas, mallas o sogas de bucles en poliéster, rueditas aletadas y discos en polietileno, láminas en PVC, esponjas.  De todas maneras, podemos diferenciar entre biofabrics de "instalación fija", empleando o no bastidores, y biofabrics de funcionamiento fluidizado, i.e. en suspensión.  Cada alternativa tiene sus ventajas y desventajas y es evidente que la elección final debe realizarse individualmente, i.e. caso por caso.

En el caso de biofabrics de tipo malla, trenzado o soga de bucles es importante que el diseño y el material de construcción minimice roturas, elongación o colmatación.  En general la instalación es extremadamente sencilla y rápida, y muy poca probabilidad de éxodo de material al estar vinculado de múltiples formas.

En el caso de biofabrics de tipo fluidizado, e.g. rueditas tipo engranaje o esponjas, puede requerirse mallas de retención en la descarga y eventualmente redistribuído, al acumularse y eventualmente decantar  hacia los tramos finales de las celdas de aireación.  Se logra muy buen nivel de mezcla y puede llegar a eliminarse el retorno de lodos pero es dificultoso el mantenimiento del sistema de aireación, con potencial de colmatación tanto en las mallas de retención así como biofouling.  

Más allá del objetivo introductorio de los ejemplos incluídos a continuación, en todo caso debe realizarse un estudio cuidadoso de cada aplicación dado que si bien se trata de tecnologías bastante bien documentadas, su incorporación no necesariamente sanea "infelicidades" del diseño original.

De todas maneras, puede decirse que existe el potencial de poder trabajar con reactores de menores dimensiones, estabilizar rendimientos y mejorar o inclusive inducir nitrificación sin necesariamente tener que aumentar la carga en el secundario o realizar ampliaciones/obra civil adicional, sea en la parte de aireación o en el sedimentador final.

BIOFABRICS: APLICACION # 1 Pequeña planta 50 m3/día (tipo soga)

Una pequeña planta de 50 m3/día, efluente residencial con 200 mg/L, ver inserto de una posible reconstrucción de la configuración original, i.e. sin biofabrics, ha tenido dificultades en cumplir con los niveles de descarga requerido.  Se ha estimado conveniente la instalación de biofabrics tipo soga de bucles para aumentar la confiabilidad/estabilidad de la planta y eventualmente evitar el recirculado de lodos.

Teniendo en cuenta que para un estimativo preliminar puede dosificarse entre 3.5 y 8 gBOD/día por metro de soga de bucles, puede estimarse el material requerido en unas pocas operaciones

KgBOD/day = 50,000 L/d * 200 mg/L / 10^6 = 10 kgBOD/día ->

10,000 / 3.5 = c. 2858 m

BIOFABRICS: APLICACION # 2 Country Club 200 m3/día (tipo soga)

La planta de lodos activados de un country club, recibiendo 200 m3/día y DBO5 = 250 mg/L, reconstruída en forma similar en el inserto, i.e. sin biofabrics,  ha presentado problemas de decantación en el clarificador secundario e incluso arrastre de biomasa.  Se ha estimado conveniente reforzar la intalación con biofabrics, tipo soga de bucles.

En forma similar, calculamos

KgBOD/day = 200,000 L/d * 250 mg/L / 10^6 = 50 kgBOD/día ->

50,000 / 3.5 = c. 14,300 m

BIOFABRICS: APLICACION # 3 Aumento de capacidad en planta de 7,570 m3/día

Una planta municipal, posible configuración ilustrativa en el inserto, recibe 7,570 m3/día y DBO5 = 200 mg/L, trabajando en una configuración manteniendo f/m = 0.1.  La municipalidad estudia la posibilidad de un aumento de capacidad de un 20% y desea estimar la cantidad de biofabrics necesaria para tal fin.

La planta recibe actualmente

KgBOD/day = 7,570,000 L/d * 200 mg/L / 10^6 = 1514 kgBOD/día

Se desea una capacidad adicional de 20% o sea

capacidad adicional = 1514 kgBOD/día * 0.2 = c. 303 kgBOD5/día

En el caso de biofabrics con otro tipo de soga de bucles  resulta:

303 * 10^ 3 / 6.6 g per gBOD5/día =  459,000 m

En el caso de biofabrics de tipo tejido poliéster con bastidores, pretendemos aumentar el inventario de biomasa en un 20% o sea:

3785 m3 * 10^3 * 4000 mg/L / 10^6 = 15,140 kg

luego el 20% sera

15,140 kg * 0.20 = 3,028 kg = 6,676 lb MLSS adicional necesario

Prescribiendo 1,000 sq.ft. para cada 50 lb resultará entonces:

Area necesaria = 6,676 * 1000 / 50 = 133520 sq.ft. = 12,409 m2 de biofabrics

Por completitud, optando por equipar la planta en forma alternativa con biofabrics, i.e. ruedillas engranaje, diámetro 10mm, polietileno, cada m3 proporcionando soporte para entre 6 y 10 k de biomasa, resulta

inventario de biomasa adicional necesario = 3,028 kg

Entre 303m3 y 500 m3 de ruedillas engranaje.