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Filtros Percoladores Más información? Envíenos un email o consulte via nuestro buscador PocketGoogle - La Mejor Manera de Usar Nuestra Colección!
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Como decimos, de forma especialmente característica, en oposición a procesos de biomasa en suspensión del tipo de lodos activados o lagunas aireadas, en los procesos de "película de biomasa fija" como ser filtros percoladores o torres biológicas, los microorganismos residen en o "sobre" un soporte o superficie apropiada, por ejemplo material plástico o piedra. La utilización de procesos de este tipo puede datar a partir de comienzos de 1800. Por muchísimos años estos procesos constituyeron el tratamiento biológico predominante para aguas residuales residenciales o cloacales. En cierta manera, su uso aislado o exclusivo, como el tipificado por filtros percoladores comunes, ha disminuido, fundamentalmente en base a las exigencias crecientes en cuanto a niveles de descarga.
A efectos de poder identificar adecuadamente distintas "tecnologías" dentro de las variantes o configuraciones más comunes en alternativas de biomasa adherida podemos destacar:
- proceso de película de biomasa no inmersa o no sumergida: es probablemente el caso más común, incluyendo filtros percoladores clásicos con rellenos de piedra y biotorres con rellenos sintéticos; en general este enfoque es asociado al tratamiento de material orgánico soluble y/o relativamente diluído; sin embargo, entrarían en esta categoría las instalaciones diseñadas para pretratamiento biológico de cargas orgánicas elevadas pero de diseño dentro de los rangos recomendados anteriormente;
- procesos híbridos, combinando película de biomasa y biomasa en suspensión, sea simultánea o sucesivamente: en esta categoría encontramos variantes de biodiscos (RBCs/probablemente SBCs) con sistemas de difusores de fondo, secuencias de trickling filters y lodos activados utilizando distintas alternativas de retorno de lodos, entre otras configuraciones frecuentes, siendo esta categoría empleada para el tratamiento tanto de material en solución como particulado; probablemente pueda incluírse en esta categoría las variantes de lodos activados empleando el auxilio de medios plásticos;
- procesos de película de biomasa sumergida: un desarrollo relativamente reciente e incluye estructuras completamente sumergidas, con ingreso del efluente desde el fondo y empleando además suministro de aire y en la mayoría de los casos rellenos estructurado y/o random, en distintos materiales: material plástico, cerámica, arena; puede existir un elemento de retención en el caso de lechos fluidizados; el empleo de estos diseños se ha registrado para el tratamiento de efluentes cloacales incluyendo remoción de DBO5, nitrificación y denitrificación.
Podemos pensar que además del empleo de formulas como Velz Modificado (ver ejemplo para 5500 m3/día de efluente municipal clarificado con DBO5 = 150 mg/L), puede estimarse para cálculos preliminares pautas de carga del orden de no más de 50 lbBOD5/día por cada 1,000 cu.ft. para el caso de rellenos plásticos. En el caso de filtros percoladores de piedra se han considerado valores similares especialmente al considerar circuitos con dos filtros en serie – ver ejemplo para 3785 m3/día de efluente municipal clarificado con DBO5 = 163 mg/L resuelto con ecuaciones NRC.
Básicamente un contraejemplo especialmente valioso/didáctico tanto
para efluentes industriales como municipales. El efluente proveniente de una industria farmacéutica, sin demasiada caracterización, se especifica para tratamiento biológico con un caudal de 300 m3/día y una DBO sin discriminar de 9000 mg/L, probablemente [mucho] más. Evaluación mínimamente preliminar a cargo de un especialista calificado mediante, prácticamente se encaminaría el caso a una alternativa anaeróbica a determinar. Dimensionando la aplicación simplemente respetando las cotas superiors e inferiores tanto orgánica como hidráulicas mencionadas más arriba vemos que sin ninguna duda debe evaluarse seriamente la alternativa anaeróbica En efecto, el correcto dimensionado del correspondiente filtro percolador trae aparejado un volumen muy desfavorable versus una alternativa anaeróbica así como una tasa de recirculado probablemente [muy] cuestionable. Este ejemplo ilustra una situación que con más frecuencia de la deseable se ve en instalaciones industriales, i.e. empleo flagrante de cargas orgánicas bien fuera del rango de aplicabilidad en el afán de competir [deslealmente] con una alternativa anaeróbica.
Si bien el material que se presenta a continuación se refiere a procesos pertenecientes a la primera categoría (procesos de película de biomasa no inmersa o no sumergida), la microbiología de los procesos híbridos es muy similar. Lamentablemente, la microbiología de la tercera categoría (procesos de película de biomasa sumergida) no está al momento bien definida al ser un desarrollo reciente.
A efectos de poder visualizar los distintos procesos microbiológicos que acontecen "dentro" de un filtro percolador o biotorrre, es importante describir la operación típica (i.e. como funciona) de una configuración clásica. En la gran mayoría de los casos, el efluente a tratar es distribuído mediante sistemas de tubos y toberas, sea rotativos (motorizados o no) o estáticos, similares a los empleados en los procesos de tipo contra corrriente, sea en aplicaciones de torres de enfriamiento, scrubbers o torres lavadoras, columnas de proceso. El líquido de alguna manera percola o se desliza por la superficie del medio en cuestión (e.g. paneles de PVC, franjas o tiras de otro material, rellenos random, listones de madera) siendo recogido en las bateas o piletas colectoras. A las pocas semanas de "operación" se forma sobre el material soporte, una fina película gelatinosa de biomasa, siendo los constitutivos en solución, estado coloidal o suspendidos finos absorbidos llevándose a cabo los distintos procesos bioquímicos por los microorganismos (bacterias) aeróbicas. Con el paso de tiempo, el espesor de la película aumenta de tal manera que termina por desprenderse (slough off), masa celular fundamentalmente, en forma intermitente que sera descargada con el efluente, siendo por tanto esencial la utilización de un decantador secundario para la remoción de dichos sólidos. Con un cuidadoso control de la tasa hidráulica es posible un desprendimiento controlado o continuo del film. Es muy común encontrar el reciclado de la salida desde el propio filtro percolador o del clarificador secundario, con tasas ajustadas fundamentalmente para mantener la uniformidad del flujo a través de los filtros.
Al igual que en la mayoría de los procesos
unitarios, dentro de
un filtro percolador "típico" en realidad existe una gran
variedad de "reacciones" o transformaciones biológicas
ocurriendo simultáneamente llevadas a cabo por una comunidad o "consorcio"
de microorganismos: bacterias aeróbicas/anaeróbicas/facultativas, hongos,
algas y protozoarios. En muchos casos también puede observarse la
presencia y acción de animales "superiores" como ser gusanos,
larvas de insectos, y caracoles. Es importante remarcar que la
composición de las distintas poblaciones de organismos varía tanto a lo
largo de la profundidad del reactor así como otros factores y sus
variaciones en el tiempo: carga orgánica, carga hidráulica, composición
del líquido, pH, temperatura, cambios en la ventilación y disponibilidad
de aire (O2), entre otros. En el caso de procesos de película de
biomasa no sumergida, e.g. trickling filter, las bacterias facultativas
son los microorganismos predominantes. En conjunto con las bacterias
puramente aeróbicas y las puramente anaeróbicas comparten la misión de
asimilar y transformar los constitutivos presentes en el efluente a tratar.
Dentro de la película gelatinosa, en la cual prevalecen condiciones
adversas con respecto a posibilidad de crecimiento o desarrollo, es
frecuente econtrar formas filamentosas. Por otro lado, en las partes
inferiores de los filtros es donde se espera encontrar la mayor cantidad
de bacterias nitrificantes. Si bien los hongos participan en los procesos
de transformación, su efecto es usualmente importante sólo en contextos
de pH bajo o en ciertos efluentes específicos. En ciertas condiciones, el
desarrollo de los hongos puede ser tan rápido que colmatan los filtros y
la ventilación se ve seriamente obstruída.
Al igual que en muchas aguas superficiales, las algas sólo se presentan en las partes del filtro expuestas a la luz solar. En general las algas no participan del proceso de biodegradación, salvo naturalmente por el aporte de oxígeno en períodos diurnos. Del punto de vista operativo las algas constituyen más que nada un problema por su alto potencial de colmatación del filtro, lo cual se traduce entre otras cosas, en fuertes olores.
En cuanto a protozoarios la predominancia es del grupo ciliados. Al igual que en los procesos de lodos activados, la función de estos microorganismos es controlar la población bacterial más que participar de los procesos biológicos de remoción. Asimismo, tanto insectos, caracoles y gusanos utilizan la película gelatinosa (biomasa) como alimento y como resultado contribuyen a la dinámica de los procesos involucrados. Estas formas superiores (insectos, caracoles, gusanos) no son tan comunes en los filtros de alta tasa hidráulica (0.2 a 1.20 gpm/sq.ft.). En particular, los caracoles son especialmente "molestos" en filtros nitrificantes dado que consumen con notable predilección las bacterias nitrificantes.
