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Fundamentos de Aguas Residuales

M. En I. María Del Carmen García Araiza Página 1

UNIDAD 5. PROCESOS BIOLOGICOS DE TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES

1. MÉTODOS BIOLÓGICOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Introducción

Posteriormente otros usos como son: la oxidación del nitrógeno amoniacal (nitrificación),la eliminación del nitrógeno de las aguas residuales mediante la conversión de las formasoxidas en N 2 (desnitrificación) o la eliminación de fosforo.

Este tipo de procesos utiliza reacciones asociadas a los organismos vivos.

Los microorganismos crecen utilizando los contaminantes del agua como fuente decarbono y/o como fuente de energía, convirtiéndolos en nuevos microorganismos

(biomasa), dióxido de carbono y otros compuestos inocuos. La fuente de carbono y/oenergía se denomina sustrato, la eliminación de estos contaminantes se le conoce comoconsumo de sustrato.

Clasificación de los tratamientos biológicos:

1. Procesos bilógicos de cultivo en suspensión: se suele ocurrir a una decantación yrecirculación de la biomasa.

2. Procesos biológicos de soporte solido: la retención de la biomasa quedaasegurada por características del propio proceso.

En estos procesos es preciso retener en el sistema la biomasa creada con objeto de quese produzca un proceso. En los cultivos en suspensión se suele recurrir a unadecantación y recirculación de la biomasa, mientras que en los de soporte solido laretención de la misma queda asegurada por las características del propio proceso.

Los sistemas característicos son los fangos activados, las lagunas aireadas, y el lagunaje.En los segundos se encuentras los filtros percoladores, los biodiscos y los lechos deturba.

Organismos más importantes que intervienen en los sistemas de tratamientobiológico.

Los organismos se clasifican desde el punto de vista de la depuración de aguas, laclasificación trófica es de gran importancia.

Los microorganismos necesitan para su crecimiento: carbono, nutrientes inorgánicos,energía, y poder reductor; obtiene la energía y el poder reductor de las reacciones deoxidación del sustrato, cuanto mayor es la DQO del sustrato, mayor es la energía y elpoder reductor (electrones) que es capaz de suministrar un sustrato.´


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Las reacciones de oxidación del sustrato, por una parte suministran electrones a los“transportadores de electrones” transformando las formas oxidadas (NAD,nicotinaminadenin-dinucleotido) en las correspondientes formas reducidas (NADH 2). Estasformas reducidas aportan los electrones necesarios en el proceso de síntesis celular.

Cuando los electrones suministrados en las reacciones de oxidación del sustrato pasan, através de la cadena de transporte de electrones, al aceptor final de electrones, se generauna gran cantidad de energía en forma de ATP (adenosin-trifosfato) que es itulizada enlas reacciones de biosíntesis.

El funcionamiento de las fuentes de carbono y del dador de electrones utilizados seclasifican en:

Autótrofos: organismos capaces de sinterizar la materia orgánica a partir de lassustancias minerales (fuente de carbono el CO 2 y utilizan como dador deelectrones, materia orgánica como NH 4+ y NO” -).

Y heterótrofos: precisan de la materia orgánica para su desarrollo y mantenimiento(fuente de carbono y dador de electrones, la materia orgánica).

En función del tipo de aceptor de electrones se clasifican en aerobios (solo utilizanoxigeno), anaerobios (solo pueden crecer en ausencia de oxigeno molecular) yfacultativos (utilizan oxigenocuando está presente, pero puede utilizar otro aceptor deelectrones cuando no lo está. Dentro de este último grupo cabe destacar las bacteriasdesnitrificantes que reducen el nitrito a nitrógeno molecular.

Figura 1. Flóculos típicos de los fangos activados


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Bacterias

Las hay en autótrofas como heterótrofas estas últimas utilizan compuestos orgánicossolubles para su crecimiento.

En sistemas biológicos de depuración intervienen múltiples procesos. El más importantees la eliminación de la materia orgánica por vía aerobia (oxidación y síntesis de nuevosmateriales orgánicos en forma de materia celular). Pero también intervienen los procesode descomposición anaerobia como la desnitrificación, nitrificación y acumulación defosforo en sistemas de eliminación de nutrientes en paltas de fangos activados.

Figura 2. Organismos filamentosos observados en plantas de tratamiento de aguas

residuales

En el proceso de fangos activados las baterías constituyen el 95% de la biomasa. Lasbaterías aisladas tienen un tamaño muy pequeño (0.5-1.0µm) lo cual sería imposiblesepararlas del agua tratada. Sin embargo, bajo condiciones adecuadas, las bacterias enel proceso de fangos activados crecen formando agregados que alcanzan tamaños entre0.05 y 1.0µm. las bacterias responsables dela formación de los bioflóculos son lasdenominadas formadoras flóculos. Las bacterias sedimentan en el clarificador secundario,produciendo un efluente final clarificado y un fango espesado. En la figura 1 se muestranejemplos de flóculos. Sin embargo no todas las bacterias en los fangos activados soncapaces de formar flóculos, pudiéndose desarrollar bacterias filamentosas que pueden

dar lugar a problemas operacionales.

Hay bacterias problemáticas que provocan la aparición de grandes cantidades deespumas en el reactor biológico y en el decantador. Aproximadamente son 20 losorganismos filamentosos diferentes que aparecen con frecuencia en los procesos defangos activados. En la figura 2 se muestran fotografías de la observación al microscopiode algunos tipos más comunes de bacterias filamentosas en las plantas de tratamiento deaguas residuales.


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Protozoos

Son microorganismos heterótrofos. La mayoría viven libremente en la naturaleza, aunquealgunas especies son parasitas, viviendo en un organismo huésped, que puede variardesde algas hasta seres humanos. La mayoría son aerobios o anaerobios facultativos.

Figura 3. Protozoos observados en los fangos activados a) Flagelados; b) Amebas;c) Ciliados nadadores libres y d) Ciliados fijos.

Pueden alimentarse de bacterias u otros microorganismos (holozoicos) o de materiaorgánica disuelta (osmotrofos).

Los protozoos constituyen 5% de la biomasa de los fangos activados, habiéndoseencontrado unas 200 especies. Estos son un componente necesario de lo fangosactivados llevando a cabo una eliminación de coliformes y patógenos, clarificando elefluente y contribuyendo a la floculación de la biomasa.

Los protozoos también juegan un papel importante en los sistemas de cultivo fijo, dondeestán presentes en mayor proporción.

Los cuatro grupos básicos de protozoos en los fangos activados son flagelados, amebas yformas nadadoras libres y fijas de ciliados (Figura 3).


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Hongos

La mayoría son aerobios estrictos, toleran valores de PH relativamente bajos y tienerequisitos de nitrógeno mucho más bajos que las bacterias.

Pueden utilizar la materia orgánica disuelta, rara vez compiten con las bacterias en lossistemas de cultivo en suspensión. Bajo determinadas condiciones de (PH bajos, déficitde nitrógeno) pueden proliferar, produciendo unos fangos con pobres cualidades desedimentación. Son más frecuentes en los sistemas de cultivo fijo constituyendo en estossistemas una parte importante de la biomasa.

Algas

Organismos fotosintéticos mucho de ellos unicelulares, y cuando son pluricelulares noforman verdaderos tejidos.

Las algas azules denominadas (cianofíceas) son organismos fotosintéticos pero sin

diferenciación nuclear (procariontes), otros las sitúan dentro de las Cianobacterias. Lasque son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico (N2) reciben el nombre de fijación.

Aspectos de las algas:

1. Su utilización en sistemas de depuración no es tanto por su capacidad dedepurar, sino como fuente de oxígeno en los sistemas excesivos

2. Al ser autótrofas en los sistemas de depuración no disminuye el contenido enmateria orgánica sino que lo aumenta sintetizándolas de las fuentes minerales decarbono existente.

Rotíferos

Organismos aerobios multicelulares cuya extremidad anterior esta modificada en unórgano ciliado, el apartado rotado, que utilizan para la captura de alimentos y elmovimiento. En los sistemas de fangos activados constituyen normalmente, junto a losnematodos, la cima de la pirámide trófica; ejerciendo una acción predadora sobre el restode los organismos que existen en el medio.

Figura 4. Rotífero (contantes de fase 100x).


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Nematodos

En los sistemas de depuración actúan como predadores de los organismos inferiores, enlos fangos activados.

PROCESOS QUE TIENE LUGAR EN LOS TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS

Los tratamientos biológicos tienen lugar una serie de transformaciones de vitalimportancia (Figura 5):

Crecimiento biológico : los microorganismos con capaces de utilizar moléculaspequeñas y simples para su crecimiento, como ácido acético, etanol, metanol,glucosa, amonio, nitrito, etc.

Hidrólisis: Consiste en la transformación de moléculas de gran tamaño enmoléculas pequeñas, directamente degradables mediante la acción de enzimasextracelulares producidas por los microorganismos. Tiene lugar la hidrólisis tantode la materia particulada como de la disuelta. Estos procesos son más lentos quelos de crecimiento biológico, por lo que suelen convertirse en los limitantes.

Desaparición de biomasa ( decay ): Esta desaparición engloba el consumo debiomasa debido a:

o Mantenimiento: energía necesaria para los procesos celulares (motilidad,regulación osmótica, transporte molecular, etc). Los aporte externos deenergía son menores que las necesidades de energía para mantenimiento,la células obtienen la energía necesaria de la degradación de reservas deenergía existentes en el interior de la célula, dando lugar a una disminuciónde biomasa (metabolismo endógeno).

o Predación: organismos superiores de la cadena trófica, utilizan bacteriascomo alimento.

o Muerte y lisis: las células mueren produciendo la rotura de pared celular yel citoplasma y otros constituyentes pasan al medio donde, tras sufrir unproceso de hidrólisis, se convierten en sustratos para otros organismos.Los materiales más complejos permanecen como residuo orgánico inerte(debris ) ya que no se solubilizan.


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Figura 5. Transformaciones biológicas en plantas de tratamiento.

Desde el punto de vista ingenieril es conveniente la utilización de modelos simplificadosya que son más fáciles de aplicar. Como la desaparición e biomasa, proceso que englobaun gran número de interacciones, existen dos formas de su modelación:

el modelo de lisis-recrecimiento: toda la biomasa puede sufrir el proceso de lisis, avelocidades diferentes según el tipo de organismo, dando lugar a materia orgánicaparticulada hidrolizable y un residuo inerte, debris .

y el modelo tradicional (es este desarrollo, más simple que el anterior): la biomasaactiva es destruida como el resultado del decay y los electrones cedidos en laoxidación del carbono a dióxido de carbono pasan a aceptor de electrones. Labiomasa no es totalmente oxidada quedan de una fracción como debris . Estedebris se va acumulando en el fango disminuyendo la facción activa de biomasa.

Organismos heterótrofos

Actúan básicamente en los sistemas biológicos de depuración, pudiendo actuar por víaaerobia o anóxica, o por vía anaerobia.

En la vía aerobia o anóxica, estos organismos tras la introducción de materia orgánica ensu interior, la someten a dos transformaciones. Una de descomposición transfórmalamateria orgánica en CO2, agua y otros compuestos inorgánicos (NH4+…). Dado que estareacción es exotérmica, proporciona energía al resto de las funciones celulares. Esteproceso recibe el nombre de catabolismo.


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La otra consiste en la síntesis de tejido celular a partir de los nutrientes, la materiaorgánica presente y la energía producida en los procesos catabólicos. Recibe el nombrede anabolismo al los procesos de desaparición de la biomasa algunos constituyentes dela célula son trasformado en productos finales, la fracción de la materia celular que nopuede degradarse o que lo hace muy lentamente, da lugar a un residuo orgánico inerte

(debris ).

En la vía anaerobia la transformación de la materia orgánica tiene lugar a múltiplesetapas. En la primera de ellas las bacterias acidogénicas descomponen la materiaorgánica en sustratos más simples, normalmente de carácter acido, capaces de serutilizados por bacterias metanogénicas, que transforman estas sustancias en metano(segunda etapa).

Los compuestos orgánicos insolubles han de ser solubilizados antes de ser consumidos.Los compuestos solubles de elevado peso molecular son reducidos a compuestos máspequeños a fin de que su paso sea por la membrana celular. Las reacciones responsables

de la solubilizacion y reducción del tratamiento de los compuestos orgánicos sonreacciones hidrolíticas catalizadas por enzimas extracelulares producidos por lasbacterias.

Figura 6. Representación esquemática del metabolismo bacteriano heterótrofo.

Organismos autótrofos

Los organismos autótrofos tienen la capacidad de utilizar materiales inorgánicos para laproducción de energía y síntesis celular. La energía la obtiene bien de la luz(fotosintéticos) o de reacciones inorgánicas de oxidación-reducción (quimiosintéticos)como puede verse en el esquema de la Figura 7.


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Dentro de los organismos fotosintéticos, pueden citarse las algas que introducen oxigenoen el sistema de tratamiento.

Dentro de los organismos autótrofos quimiosinteticos, cabe citar las bacterias nitrificantesque afectan la oxidación de amonio a nitrato (nitrificación).

→

La desaparición de microorganismos autótrofos por muerte y lisis de los mismos da lugara la aparición en la disolución de sustrato lentamente biodegradable, que es hidrolizado yconsumido por los organismos heterótrofos originando productos finales, y debris .

Figura 7. Presentación esquemática del metabolismo bacteriano autótrofo quimiosintético.

Cinética de las reacciones de los organismos heterótrofos

La mayoría de los tratamientos biológicos se utilizan para la eliminación de materiaorgánica, las reacciones bioquímicas que llevan a cabo las bacterias heterótrofas encondiciones aerobias y anoxicas.


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Lenguaje: Como los anteriores pueden ser estrictamente aerobios o aerobios-anaerobios. Así mismo carecen de un sistema de recirculación de fangos que permita aumentar eltiempo de retención celular. Su principal característica de la utilización de algas para elsuministro de oxígeno que se produce en la reacción de fotosíntesis. Este suministropuede ser estricto o complementado por aireadores mecánicos.

FANGOS ACTIVADOS

Denominación para los procesos aerobios en suspensión liquida, y provistos de unsistema de separación y recirculación de fangos. Un esquema general del sistema puedeverse en la Figura 11.

Figura 11. Esquema del proceso de fangos activados.

El proceso de los fangos activados fue desarrollado inicialmente por Fowler, Arden,Mumford y Locked en la planta inglesa de Manchester a principios de siglo XX.

Los métodos de diseño iníciales eran totalmente empíricos: el tiempo de retención en elreactor fue uno de los primeros métodos empleados; para aguas muy cargadas demateria orgánica se utilizaban tiempos de retención mayores que los utilizados en lasmenos cargadas. También se utilizaron varios criterios basados en los kg de DBO 5aplicados por m 3 de reactor y día (carga volumétrica) o bien por kg microorganismospresentes en el reactor (carga másica).

ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LAS POBLACIONES EN LOS SISTEMAS DEFANGOS ACTIVADOS

Procesos de formación y maduración de los flóculos

La naturaleza de las aguas residuales tratadas determinan los tipos de microorganismosque se desarrollan. Las bacterias se multiplican rápidamente y al principio están libres enel liquido, pero más tarde se aglutinan para formar el núcleo del floculo. La mayor o menortendencia a flocular es diferente para las distintas especies.


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El floculo puede aumentar su tamaño por la multiplicación de las bacterias que hay en él,y por la adición de materia muerta o viva desde la fase liquida. Durante su desarrollo elfloculo es colonizado por organismos consumidores de bacterias como los protozoosciliados, nematodos y rotíferos. Un floculo maduro puede considerarse como unmicrocosmos, cuya población está en un equilibrio dinámico sensible a las condiciones

ambientales.

Conforme el floculo crece y aumenta su edad, aumentan las células muertas y los sólidosinertes acumulados. Aunque el floculo viejo es capaz de adsorber sustancias, la oxidaciónbiológica es posible únicamente para las células vivas, produciéndose una disminución dela actividad general del floculo con la edad. Al aumentar su tamaño, la difusión de losnutrientes y el oxigeno a las bacterias individuales y la salida de sus excretas se hacecada vez más difícil. Por lo tanto un cultivo microbiano, cada floculo puede considerarseque pasa a través de diferentes fases de crecimiento alcanzando la madurez yposteriormente la decadencia cambiando su estructura y actividad ambas en el procesode depuración.

Dinámica de las poblaciones

En los sistemas fangosos activados, con las aguas residuales son introducidas muchasespecies diferentes de microorganismos. Muchas encuentran un medio inadecuado ycomo consecuencia de ello mueren; otras al ser favorables para ellas las condiciones delmedio, persisten y se multiplican. La composición específica de los fangos activados esdeterminada por la velocidad relativa de crecimiento de las especies, la disponibilidad dealimentos en competición con otras especies del mismo nivel trófico y el efecto de lapredación de los organismos de niveles tróficos más altos. Las condiciones físicas yquímicas de las plantas son también importantes en la determinación de la composición

específica. Los principales factores de la disponibilidad de oxígeno,pH, temperatura y loagentes inhibidores o tóxicos.

Aunque en los fangos activados son introducidos algas, bacterias, hongos y protozoos, lasbacterias se convierten normalmente en dominantes. Las bacterias dominantes de losfangos tienen que satisfacer dos condiciones: ser capaces de utilizar los residuosorgánicos y formar rápidamente flóculos que faciliten su separación del efluente y queaseguren su retención en el sistema. La naturaleza de las bacterias dominantes estarádeterminada en gran medida por la composición de los residuos que tengan que sertratados.

Las bacterias nitrificantes autótrofas, aunque no están en competición por la misma fuentede energía, pueden competir por el oxígeno si este es limitante. Su requisito más crítico,es mantener si población en competición con las bacterias heterótrofas presente en elfloculo.


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Estructura de los flóculos

Las bacterias para hacer retenidas una planta tiene que ser capaces de formar un floculodiscreto sedimentable o ser atrapadas dentro de el. El floculo pude considerarse enprincipio formado como resultado combinado de la actividad biologicay de las fuerzasfísicas.

Las bacterias en los fangos activados son consideradas biocoloides hidrofilicos. Lafloculación de las bacterias está causada por polielectrolitos de origen natural (ácidoshúmicos) o sustancias excretadas de la superficie celular de las bacterias (complejos depolisacáridos y glucoproteinas). Estos polímeros extracelulares son muy importantes en labiofloculacion del fango activado.

El flóculo de fangos activados se puede considerar dos niveles de estructura:

La microestructura : Del floculo es conferida por los procesos de agregación ybiofloculacion. Constituye la base de la formación de floculo, y da lugar a la formación de

flóculos normalmente

Pequeños (menores de 75 ) esféricos y compactos, aunque débiles y fácilmenteafectados por la turbulencia del reactor.

La macroestructura : del floculo es proporcionada por microorganismos filamentosos.Estos organismos forman una red sobre la cual se fijan los flóculos, originando flóculosgrandes, fuertes y resistentes a la turbulencia del reactor. Los flóculos grandesconteniendo organismos filamentosos suelen ser de forma irregular, en vez de ser comola anterior.

En función del nivel de bacterias filamentosas pueden 3 diferentes tipos de flóculos:1. Floculo ideal: Cuando la proporción de bacterias formadores de flóculos y

bacterias filamentosas es la correcta se formaran flóculos, compactos, densos ygrandes que sedimentaran fácilmente en el decantador secundario dando lugar aun fango concentrado y un sobrenadante limpio (Figura 12ª).

2. Floculo punta de alfiler : Cuando prácticamente no existen bacteriasfilamentosas, existiendo solo microestructura. Los flóculos son pequeños y débiles.Los flóculos grandes sedimentan rápidamente pero los pequeños no sedimentanbien, originado una sobrenadante turbio (Figura 12b).

3. Bulking: Tiene lugar un predominio de las bacterias filamentosas, las cuales

crecen dentro y fuera de los flóculos, impidiendo que se aproximen. Son fuertes ygrandes pero las bacterias filamentosas infieren en la sedimentación ycompactación. El sobrenadante producido es extremadamente claro ya que laspartículas pequeñas son filtradas y fijadas sobre la estructura filamentosa (Figura12c).


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Figura 12. Efecto de la presencia de bacterias filamentosas sobre la estructura de fangoactivado.

Problemas de separación en el proceso de fangos activados

La separación de los sólidos del agua tratada tiene lugar normalmente por sedimentación,estando la mayoría dentro de los problemas de separación asociados a fallos en laformación de la microestructura o de la macroestructura del floculo. Los principalesproblemas son:

Crecimiento disperso: No se produce la bioflocualcion de los microorganismos,dando lugar a un efluente turbio.

Bulking viscoso: Se produce un fallo en la microestructura por un exceso depolímeros extracelulares. Las células se encuentran dispersas en una masa de

material extracelular, dando lugar a un fango viscoso con problemas desedimentación y compactación. Flóculo punta de alfiler : Aparece por un fallo en la macroestructura del floculo

debido a la ausencia o a una proporción excesivamente baja de bacteriasfilamentosas. Los flóculos pueden romperse fácilmente, dando lugar a floculospequeños que son arrastrados con el efluente.

Bulking filamentoso: Fallo en la macroestructura por un exceso de organismosfilamentosos. Mantiene los flóculos separados, haciendo que la sedimentación yla compactación sean muy difíciles. En casos muy severos, la manta de fangospuede sobrepasar la altura del vertedero del clarificador, saliendo estos con elefluente.

Foaming o formación de espumas : Están asociados a dos tipos de bacteriasfilamentosas: Nocardia ssp y Microthrix parvicella. Ambos microorganismos tienensuperficies celulares muy hidrofóbicas, situándose en la superficie de las burbujasde aire, estabilizando las burbujas y formando espumas que ascienden a lasuperficie donde tienden a acumularse formando una capa espesa de colormarrón.


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Flotación de los fangos: La formación de N 2 gas (muy poco soluble en agua) enel decantador secundario debida a un proceso de desnitrificación, puede provocarla flotación de los fangos. Este problema se agrava cuando la fangodesnitrificante tiene una proporción elevada de bacterias filamentosas. Esimportante el control de la concentración de nitritos en el efluente del reactor de

fangos activados para evitar este problema. Se identifica fácilmente el problemapor la observación de pequeñas burbujas de gas en el clarificador y, en caso depresencia de bacterias filamentosas, se encuentran en la misma proporción en ellicor mescla y en las espumas.

Factores que influyen en el crecimiento de bacterias filamentosas

El control efectivo de los problemas de sedimentación de fangos se basa en laidentificación de los organismos que lo causan y en la eliminación de las condiciones quefavorecen su crecimiento.

Figura 13. Bacterias filamentosas en fangos activados: a) Microthrix parvicella. b)Sphaerotilas natans, c) Thiothrix s.p. y d) Nocardia s.p.

Digestión aerobia de fangos

La digestión de los fangos biológicos procedentes de la depuración de las aguasresiduales tiene como objetivo:

Producir un producto estable que pueda ser llevado a vertedero o bien utilizando comofertilizante. Reducir la masa y el volumen que debe verterse.


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La digestión aerobia efectúa las dos funciones indicadas mediante microorganismosaerobios y facultativos, usando oxígeno y obteniendo energía en la materia orgánicabiodegradable y, fundamentalmente, de la degradación de protoplasma celular (faseendógena). Los productos finales de esta digestión son dióxido de carbono, agua ymaterias no degradables.

También se oxida parte del amoniaco a nitritos y nitratos. Solo el 75-80% del tejido celularpuede ser oxidado. El 20-25% restante lo construyen los compuestos orgánicos ycomponentes inertes no biodegradables. La digestión aerobia debe contemplarse comouna extensión del proceso de fangos activados donde se lleva acabo la degradación demateria orgánica suspendida biodegradable presente en el fango junto con la degradaciónde las células en condiciones endógenas.

La digestión aerobia se utiliza en platas de tamaño medio pequeño. El proceso se realizanormalmente con bajas cargas orgánicas y largos tiempos de retención. Si solo se lleva acabo la digestión de fangos biológicos, el oxigeno requerido no es muy elevado,

especialmente si se utilizan tiempos de retención elevados en el proceso biológico previo.La cantidad final de fangos es reducida, pues solo produce una sustancial disminución dela cantidad de sólidos durante la fase de respiración endógena.

La mezcla de fangos primarios y secundarios provoca un incremento en las necesidadesde oxigeno del proceso de digestión aerobia de hasta nueve veces es necesario para ladigestión aerobia de solo fangos secundarios, ya que habrá oxidación directa de lamateria orgánica contenida en el fango primario.

Criterios de diseño

Para un correcto diseño de un sistema de digestión aerobia es necesario considerar unaserie de factores

El primero la cantidad y características de los fangos a digerir, depende de lascaracterísticas del agua bruta y del proceso de depuración utilizado. Otros factoresson: Tiempo de retención hidráulico para una eficiencia de eliminación dada,criterios de carga del proceso, necesidades de oxigeno, necesidades de energíapara el mezclado, condiciones ambientales y funcionamiento del proceso.


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En la Tabla 12 se recogen valores típicos de diseño para estos digestores.

Tabla 12. Valores típicos de diseño para digestores aerobios

a) Los tiempos de retención indicados deben aumentarse para temperaturas por debajo delos 20ºC. Si el fango no puede ser extraído durante ciertos periodos (p. ej., fines de

semana tiempo lluvioso) debe preverse una capacidad adicional de almacenamiento.b) Se utilizan tiempos de retención similares a los primarios únicamente.

c) El amoniaco producido durante la oxidación carbonosa se oxida a nitrato.

Espesamiento

La concentración de los fangos es un factor importante tanto en el diseño como en elmanejo de la planta. Su máxima influencia se produce sobre el tiempo de retención. Amayor concentración de fangos en la entrada al digestor aerobio mayor tiempo deretención para un volumen del reactor dad. A mayor tiempo de retención mayorestabilización de los fangos ya mayor reducción de volúmenes.

Diseño de tratamiento

El diseño de la digestión aerobia de fangos está basado en la obtención del tiempo deretención necesario para alcanzar una reducción dada del contenido en SSV presentes.Para un fango normal son necesario entre12 y 15 días para obtener una estabilización

suficiente de los fangos biológicos. Si se desea que la materia resultante tenga unascaracterísticas muy bunas para la deshidratación, pueden ser necesario 10 días más. Laeliminación de SV es lineal hasta un valor de un 40% aproximadamente en un tiempo deretención de 10-12 días. A partir de esos valores la tasa de eliminación disminuye. A 20°Cde temperatura no cabe esperar una reducción de sólidos significativa a partir de 20 díasde tiempo de retención. Las reducciones típicas de SSV varían del 35 al 45% en 10 a 15días a temperaturas de 20°C o mayores.


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Una forma simple de llevar a cabo el diseño de este tipo de sistemas se basa en noconsiderar la biomasa autótrofa proveniente del tratamiento secundario previo yconsiderar que se producirá la nitrificación completa.

La Figura 32 esquematiza un proceso de digestión continua de fangos. Estableciendo unbalance de microorganismos heterótrofos en el reactor se obtiene:

Figura 32. Esquema de reactor de digestión aerobia de fangos.

S t0 es la DQO biodegradable de los fangos, excluida la asociada a los microorganismosheterótrofos procedentes del tratamiento secundario, g/m 3. Se obtiene sumando la DQObiodegradable soluble y suspendida contenida en los fangos activados primarios más laDQO biodegradable soluble contenida en los secundarios.

XH0 es la concentración en el caudal de fango a tratar de microorganismos heterótrofos

procedentes del tratamiento biológico, g DQO/m3

.Temperatura y alcalinidad

Una disminución de la temperatura provoca una disminución en la cantidad de sólidoseliminados. Este problema puede evitarse aumentando el volumen del tanque con elcorrespondiente incremento en el costo de construcción y explotación. Generalmente enclimas muy fríos es necesario admitir unos grados de eliminación de sólidos muy distintosen épocas frías y calientes, pues los incrementos de volumen en el tanque resultanantieconómicos.

El proceso digestión aerobia se produce la oxidación del nitrógeno amoniacal(nitrificación), produciéndose una disminución de la alcalinidad del agua. Si la alcalinidadpresente no es suficiente, se puede producir una disminución no deseable del PH. Paraevitar estas condiciones desfavorables de PH, puede ser necesario la adición de cal uotros reactivos.


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Método Continuo

Supone la separación discontinua del fango digerido.El fango a digeriri se introduce en untanque provisto de un sistema de aireación.En el tanque se encuentra fango ya digeridode forma que sólo se introduce un volumen de fango sin digerir del 7 al 15% de volumendel mismo.

Segun el grado de digestión deseado, se somete a todo el fango a una aireación y mezclaintensivas.Posteriormente y tras un período de reposo de 2 a 4 horas se extrae el liquidosobrenadamente en un volumen similar al llenado inicialmente y se introduce un volumensimilar de fango sin digerir,repitiendose el proceso(Figura 33).

Figura 33.Esquema de tratamiento aerobio discontinuo

Método Continuo

Es necsario disponer de un espesor después del digestor para efectuar la separación enque el método discontinuo se efectuaba en el propio tanque de digestión.El fangoespesado sule tener concentraciones en sólidos del orden de 2-3%.Es convenienteconcentrar el fango digerido al máximo,para disminuir el volumen de fangos a transportara su vertido final.

CALIDAD DEL SOBRENADANTE

El sobrenadante se caracteriza por una baja DQO soluble y un alto contenido en SS.Estohace que no sea conveniente su vertido directo con un efluente depurado.Normalmentese recircula hacia el tanque de sedimentación primaria ,si lo hay,o directamente al tanquede aireación.Este sobrenadante contiene el N y P procedente de la mineralizaciñon de losSSV.

CARACTERÍSTICAS DEL TANQUE DE DIGESTIÓN

El número de tanques de digestión conviene que sea de dos,para permitir su reparación ymantenimiento sin interrumpir la marcha de la planta.


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Los tanques generalmente son rectangulares,con caraterísticas similares a los tanques defangos activados de mezcla completa.El resguardo debe de ser como mínimo de 0.9 a 1.2m,fundamentalmente,para prever la formación de espumas y evitar su vertido.

SISTEMAS DE AIREACIÓN

Los sistemas básicos utilizados para la aireación y mezaclado del tanque en los procesosde digestión aerobia del fango son los dos usualmente utilizados en los sistemas defangos activados.

o Difusores de aire

Generalmente para satisfacer las necesidades de oxígeno es suficiente con 15 a 20 de aire por 1000 de tanque.Para asegurar una buena mezcla son necesarios

de 20 a 40 de aire por 1000 de tanque.

Frente a los aireadores mecánicos superficiales, las ventajas de los difusores de aire son:

Mayor transferencia de oxígeno para la misma potencia y más facil control de lacantidad transferida.

La formación de espumas no afecta a la transferencia de oxígeno. Menor pérdida de alcalinidad asociada a la nitrificaión,debido a un menor arrastre

del del sistema.o Aireadores mecánicos superficiales

Estos presentan una eficacia de transferencia de oxígeno relativamente alta aunquesiempre menor que los difusores.La ventaja fundamental de los aireadores mecánicossupeficiales y económico mantenimiento.Sus desventajas son:

Peor control de la oxigenación incluso con variadores de velocidad. Su eficinecia en la transferencia de oxígeno esta afectada seriamente por la

aparición de espumas. Las pérdidas de calor durante la temporada fría pueden ser muy importantes .

TRATAMIENTO ANAEROBIOS DE CULTIVO EN SUSPENSIÓN

Un proceso biológico se define como anaerobio cuando no está presente ni oxígeno ninitrato.Este tipo de procesos es llevadoa cabo por un amplio grupo de microorganismosque actúan de forma simbiótica.Los principales microorganismos implicados son

bacterias.La mayor parte de las bacteias que intervienen son estrictamente anaerobias, por lo quela presencia de oxígeno en le medio provoca su desaparición (bacterias metanogénicas).


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Los procesos anaerobios se dan en tres pasos sucesivos(Figura 34):

Hidrólisis:Proceso de transformación de moléculas de gra tamaño en moléculaspequeñas, realizada mediante la acción de enzimas extracelulares producidas pormicroorganismos.Tiene lugar la hidrólisis tanto de la materia particulada como de ladisuelta.Este proceso es relaizado fundamentalmente por las bacteriasacidogénicas(heterótrofas anaerobias).

Fermentación:Proceso de transformación de la materia orgánica compuesta pormoléculas de tamaño pequeño,fundamentalmente disuelta ,en un mayor conjunto deácidos volátiles de cadena corta ( los más comunes son le acético,el porpiónico y elbutírico),gases(pricipalmente anhídrido carbónico,hidrogenoy nitrogeno),nuevas células yotros productos.

Metanogénesis:Proceso que consiste en la conversión,por acción de bacterias anaerobiasestrictas,que reciben el nombre de metanogénicas,de los ácidos orgánicos volátiles y lehidrogeno en metano y otros productos simples(anhídrido carbónico,agua,amonio) .

Figura 34.Esquema simplificado de las distintas fases de los procesos anaerobios

REACCIONES BÁSICAS DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS

El proceso de fermentación,a partir del cual se produce fundamentalmente ácido acético ehidrógeno,puede ser representado en forma simplicada asumiendo como fuente demateria orgánica la glucosa,por las ecuaciones siguientes:

5 2 CHOH COOH+4 COOH + 3 COOH + OH +4 + 2 + O (100)

Expresión que puede ser escrita en forma simplificada como:

3 COOH (101)


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La producción de metano se realiza por medio de dos procesos:

COOH + (102)

4 + + O (103)

De forma simplificada la conversión de glucosa en metano puede ser escrita como:

3 + 3 (104)

En esta ultima expresion la relación molar entre dióxido de carbono y metano es 1.Estevalor puede diferir de las características de la materia orgánica involucrada, pudiendo sertanto como menor que 1.Dado que unaparte muy importante del dióxido de carbono semantien disuelto el contenido de metano en el gas producido es mayor por medio de laecuación que representa la ecuación correspondiente.

ANÁLISIS DE LOS POCESOS ANAEROBIOS

Si se desprecia la producción de metano a partir de y ,los distintos procesosreflejados en la figura 34 pueden ser descritos con ecuaciones simplificadas.

Hidrólisis

La velocidad de hidrolisis de la materia orgánica suspendida original puede serrepresentada por una ecució del tipo:

(105)

Donde:

:velocidad de hidrolisis ,g DQO / d.

:velocidad máxima de hidrolisis de ,

:DQO suspendida o disuelta de gran tamaño molecular biodegradable ,g DQO/ d.

:constante de semisaturación de la relación para el procesos de hidrolisis.

:concentración de bacterias acidogénicas, g DQO / d.

El resultado del proceso de hidrólisis descrito por la ecuación (105) da lugar a unincremento en el contenido de la materia orgánica soluble que por fermentación puede sertransfromada en ácidos volátiles de cadena corta, .La cantidad de Sf generada por esteproceso coincide con la hidrolizada, por lo que = (velocidad de generación de por hidrólisis).


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Fermentación

Como resultado del proceso de fermentación de producen un crecimiento de las bacteriasacidogénicas que son las responsables de este proceso.La velocidad de crecimiento deestas bacterias puede drecribirse matemáticamnete en froma similar a la ya vista parabacterias heterótrofas:

(106)

Donde:

:veelocidad de crecimiento de las bacterias acidogénicas ,gDQO/ d.

:velocidad máxima específica de crecimiento de las bacterias acidogénicas, .

:constante de semisaturación de para el proceso de fermentación, gDQO/ .

La velocidad de fermentación o de desaparición de para transformarse en (ácidosgrasos volátiles de cadena corta) y bacterias acidogánicas,puede ser descrita por unaecuación del tipo:

(107)

Donde:

:velocidad de fermentacion de en ,g DQO/ d.

:coeficiente de producción de biomasa acidogénica por unidad de fermentada,gDQO biomasa formada/ g DQO fermentada.

La velocidad de generación de por fermentación de obtiene directamente del balancede DQO,pues se transforma en y ,mediante la expresión:

(108)


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Metanogénesis

El resultado de la ecuación del proceso de fermentación en un incremento en el contenidode ácidos colátiles de cadena corta, ,puede ser descrita por una ecuación del tipo:

+ -1 (109)

Donde:

:velocidad de crecimiento de las bacterias metanogénicas, g DQO/ d.

:velocidad máxima específica de crecimiento de las bacterias metanogénicas, .

:cte de semisaturación para en el poceso de metanogénesis, g DQO/ .

:cte de inhibición para en el proceso de metanogénesis, g DQO/ .

:concentración de bacterias metanogénicas, g DQO/ .La ecuación (109) tiene en cuenta el efecto de inhicivión que una excesiva concentraciónde puede tener sobre el proceso de metanogénesis.Esta expresión simplifica el efectode inhibición puede darse por una excesiva concentración de (sin disminuciónsignificativa de ph en aguas de suficiente alcalinidad) o por la disminución del ph asociadaa una concentración no muy elevada de (en aguas de baja alcalinidad).Por este motivoel valor de la constante de inhibición es muy variable(alto para las aguas conalcalinidades elevadas y bajo para aguas con alacalinidades bajas).

La velocidad de desaparición de para transformarse en (metano) y bacterias

metanogénicas,puede ser descrita por una ecuación cinética del tipo:

= [ 1+ + ]-1 (110)

Donde:

:velocidad de eliminación de SA en el proceso de metanogenesis g DQO/ d.

:coeficiente de producción de biomasa metanogénica por unidad de eliminada, gDQO biomasa formada / DQO fermentada.

La velocidad de generación de por metanogénesis se obtiene directamente delbalance de DQO,pues se transforma en y mediante la expresión:

=( – 1) [ 1+ + ]-1 (111)


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La producción de se obtiene del correspondiente balance de carbono puesto que se transforma en metano y bacterias metanogénicas.El contenido del carbono en lasbacterias metanogénicas es de 0.031 g de C/g de DQO biomasa.Una parte muyimportante del (del orden del 66%)queda disuelto y sale con el efluente,el resto seobtiene como gas y sale del sistema junto con el metano y otros gases.

COEFICIENTE DE PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN LOS PROCESOSANAEROBIOS

Es diferente para cada uno de los disitintos grupos de bacterias involucradas en este tipode procesos.

Para las bacterias acidigénicas el coeficiente de producción es del orden de0.15-0.25 g DQO bimasa/g DQO soluble eliminada.

Para las bacterias metanogénicas el coeficinete de producción es del ordende 0.04-0-05 g DQO biomasa/g DQO eliminado.

En conjunto para la totalidad del poceso el coeficinete de producción de biomasaes del orden de 0.20-0.30 g DQO biomasa/g DQO eliminada.El coeficiente deproducción de biomasa es lógicamente menor que el anterior siendo del orden de0.05-0.10 biomasa/g DQO eliminada.

COEFIENTES CINÉTICOS EN LOS PROCESOS ANAEROBIOS

Un valor orientado de los disitintos coeficientes que aparecen en las ecuaciones (105) a(111) puede verse en la tabla 13.

Tabla 13.Valores de los párametros cinéticos de los mismos procesos anaerobio.


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NECESIDADES DE NUTRIENTES Y ALCALINIDAD EN LOS POCESOSANAEROBIOS

Las necesidades del nitrogeno y el fósforo para síntesis de los microorganismos sonsimilares a las de los procesos anaerobios (0.087 g de N/g de DQO biomasa, 0.017 g de

P/g de DQO biomasa).Las necesidades de azufre son mucho mayores que lascorespondientes al caso del los procesos aerobios,pues son de 0.011 g de S/g DQObiomasa.

El proceso de fermentación provoca una educción de la alcalinidad,y le de matanogénesisun incrmento.El conjunto de ambos procesos da lugar a una ligera disminución delacalinidad.En aguas con baja alcalinidad esta disminución puede provocar una bajadasignificativa de ph que inhiba el proceso de metanogénesis y por tanto detendrá elproceso anaerobio de eliminación de DQO.

INFLUENCIAS DE DISTINTAS VARIABLES AMBIENTALES SOBRE LOS

PROCESOS ANEROBIOSo Temperatura

La dependecia de la temperatura para los tratamientos anaerobios puede verse en laFigura 35.Debido a que la maxima velocidad de crecimiento de los microorganismosanaerobios es muy baja es necesario utilizar tiempos de retención hidráulico y celular muygrandes,por lo que incrementar la temperatura del proceso y,por tanto su velocidad,puedepermitir menos costes.

Figura 35.Evolución de la máxima velocidad especifica de la eliminación del sustrato conla temperatura en tratamientos anaerobios.


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o pH

El rango adecuado de ph para los procesos anaerobios esta entre 6 y 8.Las bacteriasmetanogénicas son muy sencibles a los bajos de ph, disminuyendo muy rápidamente suvelocidad de crecimiento para ph inferior a 6, quedando detenido el proceso para ph igualo inferior a 5.5.

Tipos de Reactores Anaerobios

Cabe destacar el tiempo de retención celular,que en este caso es muy grande debido a uncrecimiento biológico muy bajo(del orden de diez veces menor que en los procesosaerobios).

Normalmente éste es le principal incoveniente,ya que tradicionalmente se han diseñadolos digestores sin recirculación con lo que el tiempo de retención celular coincide con el deretención hidráulica( ).

Para conseguir aumentar el tiempo de retención celular sin incrmentar el tamaño de losreactores puede seguirse dos caminos:

1-Recirculación:separando la biomasa del efluente, por cualquierprocedimiento(decantación,flotación) e incorporandola de nuevo al proceso.

2-Filtrado:reteniendo la biomasa dentro del proceso utilizando filtros o cualquier otro tipode soporte sólido.

Teniendo en cuenta el esquema de operación de los diferentes sistemas, los procesosconvencionales o en medio líquido de podrían clasificar en:

a)Mono-etapaEl digestor monoetapa (Figura 36) consiste esencialmete en un reactor continuo detanque agitado.Se admite que la concentración de biomasa en la salida es la misma queen el interior del reactor.Por ello,si la carga orgánica de la coriente a tratar es baja,lavelocidad de crecimiento de los microorganismos en le reactor puede ser menor que lavelocidad de salida de éstos.Este reactor no permite el tratamiento de cargas volumétricaselevadas (Kg DQO/ digestor/día).Es un sistema adecuado para el tratamiento deefluentes concentrados (2-8% de sólidos),con una cantidad significativa de sólidos nobiodegradables.El efluente de este digestor suele ser conducido a una segundaetapa,denominada digestor secundario,donde se produce la decantación y espesado delos fangos.Esta etapa es utilizada normalmente como depósito del gas producido.

Su principal aplicación se encuentra en el tratamiento de los fangos procedentes de otrosprocesos de tratamiento de aguas.


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Figura 36.Digestor mono-etapa

b)ContactoEl porceso de contacto(Figura 37) permite mantener una mayor concentración demicroorganismos en el sistema debido a la recirculación de los lodos de salida que seconcentran en el decantador.Por ello,en este sistema,el tiempo de retención celular en elfermentador es superior al tiempo de residencia hidráulico,utilizándose tiempos deresidencia hidráulicos inferiores al tiempo de generación de las bacteriasmatanogénicas.Este esquema de tratamiento permite trabajar con caragas orgánicasmayores.Esta carga está limitada por la cantidad de biomasa que se puede retener en elreactor que,a su vez ,depende de la eficacia de los sistemas de reciclado y decantaciónde los lodos.

Figura 37.Procesos de contacto


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La eficiencia del decantador depende de numerosos factores.entre otros de la presenciade metano y dióxido de carbono en el efluente.Al entrar el clarificador se produce undesprendimiento de estos gases que tendría a hacer flotar a sólidos en suspensión.

La relación de redicirculación se encuentra normalmente en le intervalo 2-4.Laconcentración de SSV se suele mantener entre 3000 y 4000 mg/L.

c)Sistemas Multiples

Dado que la digestión anaerobia tiene lugar debido a la acción de diversos gruposbacterianos,se desarrollo en concepto de sistema en ´´dos etapas´´,que el que se realizanlas etapas acidogénica y la metanogénica en disgestores diferntes,(Figura 38),aplicandoal digestor acidificación un tiempo de residencia hidráulico inferior al tiempo de generaciónde las bacterias acidogñenicas.

Figura 38.Sistemas en dos etapas

DIGESTIÓN ANAEROBIA DE FANGOS

Los primer digestores anaerobios,denominados convencionales,,exigían grandesvolúmenes pues sus tiempos de retención oscilaban entre 30 y 60 dias.En este tipo dedigestores se producia una estratificaión.

Los digestores actuales (Figura 39) sule estra diseñados de forma en que en ellos seproduce una mezcla completa,bien con agitadores bien por burbujeo del propio gasproducido.La mezcla completa provoca condiciones más favorables para la digestión

anaerobia,lo que permite reducir notablemente los tiempos de retención a 15-20 dias si sedesea un grado de digestión normal o 20-30 dias si se desea una estabilización total delfango.Tras la mezcla completa es necesaria una segunda camara que permita separar elfango digerido del sobrenadante,a la que se le denomina digestor secundario o depósitotampón.


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Figura 39.Esquemas de digestores anaerobios de fangos

El diseño de un sistema de digestión anaerobia de fangos supone considerar una serie defactores.El primero es evidentemente la cantidad y caracteristicas de los fangos adigerir.que depende de las caracteristicas del agua bruta y del proceso de depuraciónutilizado.

ESPESADO PREVIO

El fango primario tiene concentraciones de sólidos que oscilan entre el 5 y el 10%.En elfango activado estas concentraciones varian entre el 1 y el 3%.En general esrecomendable el uso de espesadores a la digestión anaerobia.

Las ventajas del espesamiento previo son:

Menores necesidades de calor. Menores requisitos de energía para mezclado,por el menor volumen. Menor dilución del sustrato biológico. Mejor control del porceso.Por la mejor dilución tampón alacalina y,portanto,mayor

estabilidad. Menor producción de sobrenadante,lo que hace factible su recirculación a cabeza

de planta.

El espesamiento hace posible pues trabajar con mayores caragas

orgánicas,disminuyendo el volumen total del digestor.La maxima concentración de sólidos en el fango de sedimentación que es factible obtenersin un coste economico prohibitivo oscila sobre 10-12%.


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DISEÑO DEL TRATAMIENTO

El diseño de este tratamiento se realiza de forma muy similar a la digestiónaerobia,estableciendo el tiempo de retención necesario para conseguir una eliminación deSSV dada.En la digestión de estos fangos hay que tener presente que por una parte se

produce una eliminación de SSV biodegradables que incluyen los microorganismosaerobios procedentes del tratamiento biológico previo,y simultaneamente se generanmicroorganismos anaerobios.

Considerando como esquema del proceso el de la figura 39,y palnteando loscorespondientes balances de sustratos y microorganismos anaerobios,se llega a unsistema explícito de ecuaciones cuya resolución permite establecer,para un valor detiempo de retención celular,dado que en este caso coincide con le hidráulico,lasconcentraciones finales de los distintos componentes del modelo asi como la producciónde metano esperada.

Cabe recordar que en los procesos anaerobios se consideran dos tipos de bacterias,lasacidogénicas( ) que lleva acabo los prcesos de fermentación y de producción deácidos volátiles,y las metanogénicas( ) que convierten estos últimos en matano.

TEMPERATURA

Hay dos tramos de temperatura para los que el rendimiento de la digestión anaerobia esimportante.El primero,denominado, mesofilico,,comprende el intervalo 30-38 C y valormás utilizado se sitúa hacia los 35 .El segundo se denomina termofilico y su intervalo deopreción es normalmente 50-60 , aunque 54 suele ser la temperatura más alta a laque se mantiene un digestor.

Generalmente los digestores funcionan dentro del tramo mesofilico y con una temperaturapróxima a los 35 C.

CALIDAD DEL SOBRENADANTE

En los digestores de mezcla completa los fangos son separados por gravedad en elsegundo tanque(digestor secundario).El sobrenadante se extrae a través de una tomacolocada a una altura fija.

El sobrenadante tiene una DQO muy alta,de 2000 a 6000 mg/L y nos SS elevados,de4000 a 15000 mg/L.Se recircula generalemente a la unidad de depuración biológica

pricipal y debe ser tenido en cuenta en le diseño.


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DISEÑO DE LOS DIGESTORES

Los elementos del tanque de digestión deben diseñarse de forma que se minimicen losefectos de las variaciones en la carga de fangos,pero con un límite económico.

o Numero De Tanques

Es deseable que el numero de tanques de digestión(primarios) sea la menos dos,puespermite una mayor flexibilidad en le funcionamiento y hacer frente a posibles problemasmecánicos o de otro tipo que puedan presentarse.

o Tipos De Cubiertas

En la digestión anaerobia se utilizan tanques cubiertos con el fin de recoger elgas,minimizar olores,estabilizar la temperatura interna del digestor y mantener lascondiciones anaerobias.Además,las cubiertas pueden soportar el equipo de mezclado.Seutilizan dos tipos de básicos de cubiertas,fijas y flotantes (Figura 41).

Las cubiertas flotantes pueden ser de dos tipos.El primero apoya directamente sobre elfango y no permite almacenar practicamente gas.El segundo tipo tiene unos faldoneslaterales en todo su entorno,lo que permite almacenar cantidades importantes de gas.Estohace que se utilicen normalmente en los gasómetros,utilizados para el almacenamientodel gas producido.Las cubiertas flotantes generalmente se construyen de acero.

Las cubiertas fijas,con formas plana o de domo,se construyen en hormigón armado,hacero poliéster reforzado con fibra de vidrio.

Las cubiertas flotantes presentan las siguientes ventajas:

Mas flexibilidad de funcionamiento,pues el volumen es variable. Se minimiza el peligro de la mezcla de oxígeno y metano para fromar una mezcla

explosiva. No se requiere un dispositivo para la rotura y mezcla de la capa de

espuma,grasas,etc. Se puede almacenar gas en la cubierta.

La desventaja básica de la cubierta flotante es su elevado coste.Todas las cubiertasdeben llevar válvulas de seguridad contra presiones excesivas y vacío,tuberias paratomas de muestras y la menos dos pozos de entrada para reparaciones e inspecciones.


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Figura 41.Esquema de (a) digestor de cubierta fija,(b)digestor de cubierta flotante,y (c)gasómetrico

o Geometria De Los Tanques

La configuarción de los digestores puede ser cilíndrica,rectangular,u ovoide.siendo lacilíndrica la más común (Figura 41).Los tanques rectangulares solo se usan cuandoexisten problemas de espacio,,aunque son dificiles de operar debido a sus malascaracterisiticas respecto del mezclado.

Los diametros de los tanques circulares oscilan entre 8 y 35 m y la profundidad en elcentro entre 6 y 14 m.El fondo del tanque debe tene una pendiente minima de 1:6 a 1:4hacia los desagues o tomas de fondo para la evacuacion de arenas.

Figura 42.Esquema de digestor ovoide


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Con el fin de evitar problemas asociados a la acomulación de arenas en el fondo y laflotación de espumas en la superficie se han desarrollado los digestores ovoides quepresentan una capacidad de mezclado mayor,simplificando las operaciones de limpieza ymantenimiento(Figura 42).

o Mezclado De Digestor

La mezcla es necesaria en la digestión por las razones siguientes:

Distribuir el fango sin digerir para permitir su más facil digestión. Mantener la temeratura unifrome y evitar la estratificación. Distribuir el tampón alcalino y ayudar el control del ph. Minimizar la concentración de materias de inhibidoras. Minimizar la formación de espuma,costras,etc.

Los sistemas utilizados para la mezcla del contenido del digestor son muy variados.Unsistema se considera adecuado si la varición de la concentración entre dos puntoscualesquiera del tanque no supera el 10%.

o Agitación Mecánica

Existe una gran variedad de sistemas en funcionamiento de entre los cuales cabedestacar el mezclado por grupos motobombas exteriores,en los que el fango es aspiradoen distintos puntos del interior del digestor e introducido de nuevo e granvelocidad,provocando una turbulencia que asegura el mezclado(Figura 43a).

Dado que es necesario el calentamiento externo del fango, se aprovecha sureintroducción para el mezclado del tanque.La entrada de fango recirculado se realiza

mediante tubos que producen la descarga tangencialmente al fondo del deposito y endirección contaria la centro para forzar u movimiento de remolino.


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Figura 43.Sistemas de mezclado de digestores a)de agitación mecánica y b)porrecirculación de gas

Recirculación Del Gas

Es un método de mezclado que esta empezando a ser muy común hoy dia.El gas que esproducido en el digestor primario es comprimido e impulsado de nuevo al digestor.Existendos tipos de sistemas.El primero consta de un conjunto de difusores distribuidosuniformemente por le fondo,especialmente en el perímetro, burbujean de maneracontinua.El segundo consta de un conjunto de tuberias de descarga colocadas adistintasprofundidades y que son accionadas independientemente,pasando a traves todo el caudal

de gas (Figura b).

Para calcular el caudal de gas necesario,una vez establecida la potencia teórica apartirdel número de puntos de mezcla y del volumen del tanque,se utiliza la expresión:

Donde:

:caudal de gas a impulsar ( /s)

E:potencia teórica necesaria(W)

2.4:cte empírica

P1:predión absolutadel gas en la campana (m.c.a)

P2:presión del gas en el punto de inyección =P1+altura útil del agua(m.c.a).

10130:factor Pa/m.c.a


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El gas es comprimido mediante un compresor,con calderín de almacenamiento y válvulade retención para impedir el retorno del gas produciod en el interior del digestor.Elcompresor se selecciona tal que sea capaz de impulsar un caudal con un

.

o

Calefacción Del GasLa calefacción del digestor realiza para mantener la temperatura en el proceso dedigestión.El diseño del sistema de calefacción se realiza mediante un balance térmico quedebe de tener en cuenta del calentamiento del fango y las pérdidas de calor.

Pérdidas de calor

Las pérdidas de calor a través del tanque depende de su forma,material y temperaturainterna y externa.Para tanques cilindricos la forma más adecuada es aquella en que eldiámetro es igual ala profundidad.Las perdidas pueden expresarse como:

∑

Donde:

:pérdidas de calor en el tanque (kcal/h)

:coeficiente de transferencia de calor de la supeficie i (kcal/ h ).

:área al exterior de la superficie i ( ).

:temperatura dentro del tanque( ).

:temperatura exterior de la superficie i ( ).

El coeficiente depende del material y del espesor del tanque.Para una paredconstituida por varios materiales puede calcularse mediante:

∑

Siendo

:espesor del material j (m).

:conductividad térmica del material j(kcal/m h ).

La temperatura en el interio del tanque sules ser de 35 .La temperatura en el exterior deltanque puede tomarse como la medida en el periodo de las dos semanas más frias delaño.


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Tabla 15.Coeficientes de transferencia de calor para distintos materiales

Necesidades de calor de los fangos sin digerir

La expresión del las necesidades de calor del fango sin digerir es:

=M ( - )

Donde:

:cantidad de calor requerido (kcal/h).

M:caudal másico de fangos (kcal/h).

:calor específico, kcal/kg/ (puede tomarse el del agua = 1 kcal/kg/ ).

:temperatura del fango en el tanque

:temperatura del fango en la entrada

Como temperatura del fango que penetra en el tanque pude tomarse la medida de latemperatura del agua residual duante las dos semanas más frías del año.

LAGUNAJE

El tratamiento de aguas residuales conocido con el nombre de lagunaje es un proceso porel cual las aguas son vertidas en estanques de tierra impermeabilizados deconfiguraciones variadas,generalmente extensos y poco profundos,donde son tratdos pormétodos totalmente naturales(Figura 44).


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Lagunas anaerobias :Trabajan con altas cargas orgánicas consiguiendose la eliminaciónde la materia orgánica casi exclusivamente mediante procesos anaerobios.En estaslagunas la sedimentación de los sólidos sedimentables y la flotación natural de losflotantes son támbien operaciones importantes de tratamiento.Las lagunas anaerobiasson alimentadas con agua residual bruta,aunque en algunas ocasiones el agua residual

es sometida a un pretratamiento.

Lagunas facultativas :Funcionan con cargas orgánicas más reducidas que lasanteriores,permitiendo el desarrollo de algas en las capas superiores donde se dan unascondiciones aerobias debido al oxígeno aportado por las propias algas en sufotosínteis.En las capas inferiores el oxígeno disuelto está ausente.De esta manera seforman dos zona,una inferior en la que, en ausencia de oxígeno disuelto,se producenfenomenos de descomposición anaeobia,y una superiror en la que se produce unaoxidación aerobia de la materia orgánica.La actividad bacteriana se desarrolla ensimbiosis con la producción de oxígeno por la actividad fotosintetica de las algas.En unaserie de lagunas,las facultativas pueden ser unidades primarias o secundarias,recibiendo

en este último caso el efluente parcialmente clarificado de las lagunas anaerobias.

Lagunas aerobias o de maduración :Estas lagunas se destinan al tratamiento delefluente de las lagunas facultativas con el objetivo principal de eliminar losmicroorganismos patógenos.Son totalmente aerobias y dado que la mayor parte de lamateria orgánica es eliminada en las lagunas previas funcionan con cargas orgánicas muyreducidas.

MECANISMOS Y FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DETRATAMIENTO

Los fenómenos que tienen lugar en el lagunaje son el resultado de un conjunto deoperaciones físicas y procesos químicos y bioógicos que interaccionan en un modocomplejo.

Los procesos anaerobio y aerobio de descomposición de la materia orgánica,que son osmás impotantes en juego,pueden ser representados mediante ecuaciones químicassimplificadas.

El oxígeno utilizado por las bacterias de la actividad fotosintetica de las algas que a partirde anhídrido carbónico y agua sintetizan materia orgánica y liberan oxígeno.

El anhídrido utilizado en la fotosintesis proviene fundamentalmente de la actividadbacteriana.Existen pues una asociación entre algas y bacterias que reciben el nombre desimbiosis y cuyo esquema se representa n la Figura 45.


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Figura 45.Representación esquematica de la actividad simbitica de algas y bacterias

El esquema reprentado en ele esquema anteriro justifica las variaciones horarias de losvalores de oxígeno y ph observadas en estas lagunas.Durante la noche el dioxido decarbono producido por las bacterias no es utilizado por las algas al no haberfotosíntesis,por lo que el ph de la laguna disminuye.Durante el día,además del consumodel dioxído de carbono,se produce amoniaco como producto de la degradación de materiaorgánica nitrogenada,contribuyendo a un aumento del ph.

El funcionamiento de las lagunas depende,fundamentalmente,de los siguientes factores:

Temperatura .Tanto el proceso de degradación de la materia ogánica como el de laeliminación de los organismos patógenos es muy independiente de la

temperatura,dándose un incremento logarítmico de las velocidades de eliminación con latemperatura del agua de la laguna,la cual,es normalmente cerca de dos a tres gradossuperior a la temperatura media del aire en invierno,y uno dos o tres grados inferior enverano.La temperatura de diseño en verano debe tomarse como 3 grados inferior a latemperatura media del mes más fresco de ese período.

Mezcla.Depende del viento y el calor solar.La mezcla por agitación del agua de unalaguna permite que se verifiquen una serie de fenómenos vitales paa el buenfuncionamiento de las lagunas,una disminución de los cortocircuitos hidráulicos y de laformación de ´´zonas muertas´´y la obtención de una distribución vertical relativamenteuniforme de las concentraciones de DB ,oxígeno disuelto y algas (en las lagunas

facultativas y de maduración).

Características climáticas. Un clima casi constante es la situación ideal defuncionamiento de las lagunas,dado que los procesos de eliminación de la materiaorgánica y de los microorganismos patógenos,particularmente de las bacterias de origenfecal,dependen como se ha dicho de la temperatura,según una relación deproporcionalidad directa.


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Ya que las bacterias responsables de los procesos de mineralización de la materiaorgánica operan en la zona mesofilíca las temperaturas alatas afectan al funcionamientode las lagunas.Poer el contrario,las bajas temperaturas disminuirán la velocidad dedegradación.En el caso de las lagunas anaerobias y de las zonas del fondo de lasfacultativas,la actuación de las bacterias metanogénicas,cesa prácticamente para

temperaturas inferiores a 15 .

ph.Este parámetro es particularmente importante en el caso de las lagunas anaerobiasdonde,debido al equilibrio que debe mantenerse entre bacterias productoras de ácidos yde metano,el ph debe ser superior a 6.

Tiempo de retención hidráulico .Este factor es muy importante sea cual sea el tipo delaguna considerada,aunque solo se utiliza como parámetro de diseño en el caso de laslagunas de maduración.

Para las lagunas anaerobias el volumen de la laguna,y por tanto el valor del tiempo deretención,se calcula apartir de la orgánica volum´rtrica.Tiempos de retención inferiores alos calculados acarrean diversos inconvenientes,espelcialmente,mayores riesgos deproducción de olores desagradables,peor calidad bacteriológica del efluente y menoreficiencia en la eliminación de materia orgánica.

En el caso de las lagunas de maduración,cuyos tiempos de retención más utilizadosvarían entre 5 y 7 dias,de acuerdo con el numero de lagunas de este tipo asociadas enserie y con los objetivos de tratamiento,el tiempo de retención es el factor más importanteen la eficiencia en la eliminación de los microorganismos patogénos.

Profundidad de las lagunas .La altura del agua en las lagunas puede ser tambien unfactor de gran importancia en su funcionamiento.

En el caso de las lagunas facultativas,la altura útil varia,normalmente.entre 1y 2 m,con unintervalo óptimo entre 1.5 y 2.0 m.De echo,las alturas inferiores a 1.0 m no evitan eldesarrollo de vegetación anraizada en el fondo,lo que provoca la aparición demosquitos,etc.

Aunque las lagunas de maduración consiguen mantener condiciones de aerobiosis hastaprofundidades del orden de los 3.0m,normalmente,son proyectadas y construidas conprofundidades iguales a las de las facultativas que les anteceden ,lo que facilita ladestrucción de los virus.

Otros factores a considerar son las cargas orgánicas aplicadas,las caracteristicasfísicas,químicas y biológicas de las aguas residuales efluentes(nutrientes,inhibidores,etc.).


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TIPOS DE ASOCIACIONES DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

Es un hecho comprobado que el efluente de una serie de lagunas es de mejor calidad queel de una única laguna con un volumen igual a la de la suma de la serie de lagunas.

Por otro lado,la máxima eficiencia en una serie de lagunas se consigue cuando laslagunas fucnionan con el mismo tiempo de etención.

Considerando los tres tipos de lagunas mencionadas las asociaciones de lagunas en seriemás corrientes dentro del campo de tratamiento de aguas residuales,son las siguientes:

-Laguna aerobia-Laguna facultativa-Laguna/s de maduración

-Laguna anaerobia-Laguna facultativa

-Laguna facultativa-Laguna/s de maduración

En las latitudes medias es la última alternativa la más utilizada.

Si el efluente de las lagunas de estabilización se destina al riego sin restrcciones(numerode coliformes fecales a 1000/100 m L)la asociación de lagunas debe incluir,comomínimo,una de las series siguientes:

-Laguna anaerobia – Laguna facultativa-2 lagunas de maduración con un tiempo deretención de 7 dias cada una.

Laguna anaerobia-Laguna facultativa -3,o más,lagunas de maduración con un tiempo deretención de 5 dias .

Como vistas a facilitar las operaciones de mantenimiento de una instalación de lagunasde establización es conveniente considerar dos o más lineas paralelas de lagunas.Elcaudal a través de cada linea nunca debe exceder los 5.000 /dia,criterio esteconfirmado por la practica.

3. PROCESOS DE SOPORTE SOLIDO

3.1INTRODUCCIÓN

En los procesos de soporte sólido la biomasa no se encuntran suspendidas en el aguasino fija sobre algún medio soporte formando una pelicula.El medio soporte puedeecontrarse fijo en una columna,y el agua fluye fromando una fina pelicula,o puede giraralrededor de un eje,moviéndose dentro del fluido,dando lugar a los tipos fundamentalesde tratamientos mediante cultivo fijo:filtros percoladores y contactores biológicosrotativos(RCB).


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La proporción de activa es mayor en la superficie que en interior donde se acomulanmayores cantidades de debris.En todo caso se produce uma migración continua deproductos desde el interior hasta el exterior,donde son arrastrados del sistema por losesfuerzos cortantes superficiales.Esto permite,así al mismo,mantener constante elespesor total de la capa.Si no fuera así,cuando el espesor aumentara excesivamente,el

sustrato no podría alcanzar la capa interna y los microorganismos situados en ella sedesprenderian del soporte,siendo arrastrados por el agua .En la Figura 46 se muestra unarepresentación esquematica de la biopelicula.

Figura 46.Representación esquematica biopelícula

FILTROS PERCOLADORES

Los filtro percoladores (o lechos bacterianos)constan de un medio poroso a través del cualse hace pasar el agua a depurar.El sistemas se asemeja en todo a una filtración sobremedio poroso,pero se reaiza en regimen de no saturación,no produciéndose en estossistemas filtración mecánica.De esta manera es posibles el paso del aire encontracorriente con le agua,sumistrándose el oxígeno necesario para que tenga lugar elproceso biológico.El efluente de la decantación primaria es alimentado mediantedistribuidores mediante distribuidores de caudal desde la parte superior del filtro(Figura47).


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Figura 47.EDAR de filtros percoladores en construcción

Los filtros percoladores constituyen un tratamiento secundario apliacable en todas lasaguas susceptibles de ser depuradas mediante un proceso biológicoaerobio.Históricamente se ha considerado que los filtro percoladores no permitan alcanzarlos mismos rendimientos que los procesos de cultivo suspendiso,aplicandose asituacionescon limites de vertido del orden de 30 a 45 mg/l de DB y SS.Sin embargo si estossistemas son diseñados y operados adecuadamente pueden alcanzar rendimientos

similares a los de los sistemas de cultivo en suspensión.

Un aumento del caudal mejora la ditribución del agua y reduce la posibilidad de zonas nosuficientemente mojadas,manteniendo la máxima capacidad de tratamiento de filtro.

Los filtros percoladores pueden clasificarse en función de las cargas hidráulicas yorgánicas aplicadas(Tabla 17).La carga hidráulica se define como el caudal total,incluidala recirculación ,dividido por el área del filtro y la carga orgánica como Kg deDB /dia partido por el volumen total del filtro,incluyendo en la

DQO,larecirculada(dada si dificil evaluación,en la practica suele ignorarse).En función delos valores de las variables anteriores los filtros percoladores pueden clasificarse

en alta carga,baja caraga,caraga intermedia y filtros de desbaste.


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Tabla 17.Valores típicos de diseño para filtros percoladores

FACTORES QUE AFECTAN AL DISEÑO Y RENDIMIENTO

El número de factores es muy grande,por lo que solo se citarán los más importantes.

o Las características de agua residual

Un punto escpecialmente importante es conocer la parte de carga orgánica presente enforma soluble,pues los fltros percoladores eliminan por oxídación bioqímicay sínteiscelular fundamentalmente materia orgánica soluble.La eliminación de materia orgánicacoloidal o suspendida se produce mediante un proceso combinado de floculaciónbiológica y adsorción.En los casos en que la carga orgánica sea fundamentalmentedisueltas los filtros perclorados son desaconsejables,por el gran tamaño del filtronecesario para la eliminación de la materia orgánica disuelta.El agua residual ideal para eluso de un filtro percolador debería tener la materia orgánica soluble suficiente para que

los microorganismos generados en su eliminación garantizaran la biofloculación yposterior decantación de la materia organica que el filtro percolador no elimina.

o Tipos de medios filtrantes

Se puedne distinguir dos tipos de medios filtrantes.El primero que se utilizó fue el medioformado por piedra partida o rodada.Actualmente se utilizan casi exclusivamente medio


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artificiales formados por materiales de plástico,sobre todo para guas industriales con altascargas orgánicas.

Las dos propiedades más importantes de un medio filtante son la porosidad y la superficieespecífica.

La myo porosidad actúa en el mismo sentido.a agual superficie.Una ventaja suplementariaes la mayor dificultada de atascamiento cuando los sólidos suspendidos son elevados.

Tabla 18.Caracteristicas de los medios filtrantes

Figura 48.Tipos de rellenos normalmente utilizados en los filtros percoladores


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Los medios filtrantes realizados con material plástico tienen mayor superficie especifica yporosidad,por lo que proporciona mejores resultados que la piedra partida.Así mismo losmedio filtrantes de material plásticos puede soportar alturas entre 3 y 13 m,mientras quepara piedra partida las alturas del filtro oscilan entre 0.9 y 2.5 m.

Las características físicas de lso medios filtrantes cumúnmente utilizados se indican en laTabla 18,mostrádose algunos de eelos en la Figuar 48.

En el caso de los filtros de alta carga de material plástico la recirculación se efectúafundamentalmente por motivos distintos de los anteriores.La razón de recirculación varíaentre 0.5 y 4.Se a comprobado que los valores de la recirculación superiores a 4 noaumentan la eficiencia de los filtros.

DISTRIBUCIÓN DEL CAUDAL

La reducción de la velocidad de giro del distribuidor permite la eficiencia del filtro,controlarla aparición de moscas y olores y reducir la comulación de exceso de biomasa.Estos

efectos se han observado tanto para cargas orgánicas e hidráulicas bajas comoelevadas,por lo que pueden deberse a la periocidad de dosificación y al volumne de aguadosificado.

Se define la intensidad instantánea de dosificación(SK)como los mm de agua aplicada porpaso del brazo distribuidor,cociente entre la carga hidráulica (mm/min)y elproducto(n ).

El valor óptimo del parámetro SK no está aún bien definido debiendo ser ajustado en cadaplanta.El valro de diseño depende de la carga orgánica variando entre 10 y 400 mm/pasopara cargas entre 0.1 y 2.35 kg soluble/ .

Cargas hidraulicas y orgánicas

En los medios filtrantes de piedra partida existen fórmulas propuestas por diversosautores,que resaltan la importancia de las cagas hidráulicas u orgánicas.

Investigaciones más ecientes concluyen que la carga orgánica volumétrica es el criteriodominante en el control de la eficiencia.Esta conclusión es consistente con la teoria de losfangos activados,sinedo la retención de las celulas y no del liquido el factor que controla laeliminación de materia orgánica.

Ventilación

La ventilación de los filtros es fundamentalmente a la hora de mantener las condicionesaerobias necesarias para asegurar un tratamiento efectivo.Si el paso de aire es posible,ladiferencia de temperatura entre el aire y el agua residual es suficiente para producir lanecesaria aeración.Es fundamentalmente,en todo caso,asegurar el caso,asegurar el fácilpaso del aire a través del fonfo del filtro.Para ello deben seguirse las siguientesrecomendaciones:


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Los drenes inferiores de recogida y evacuación de agua se llenarán solamentehasta su mitad para el caudal del calculo.

Todos los drenes inferiores estarán ventilados,mediante rejillas,en sus dosextremos.

Las ranuras del fondo deben de tener una superficie libre mínima del 15% del

área del filtro. Por cada 4 metros de perímetro de flitro existiran,almenos,0.1 de rejilla abierta

al exterior para la ventilación de los drenes así como 1-2 /1000 de lecho.

Generalmente la ventilación natural es suficiente para que el proceso de depuraciónbiológica biológica se realice adecuadamente.

Temperatura

La temperatura influye notablemente en la calidad del efluente de los filtrosbiológicos.Pueden citarse las siguientes conclusiones obtenidas de un estudio sobre 17

filtros percolados operando en condiciones reales: La eficiencia en invierno es notable inferior a la de verano Las bajas temperauras afectan mucho más a las plantas que recirculan del

agua.La recirculación del agua provoca en los meses de invierno un enfriamientodela gua tratada,disminuyendo notablemente la eficiencia del filtro.

Para cargas orgánicas inferiores a 160 g soluble/ /d lasvariaciones estacionales de eficiencia son pequeñas.

La relación entre la eficiencia y temperatura puede evaluarse mediante la expresiónsiguiente debida a Howland:

Donde:

:cte:puede tomarse entre 1.015 y 1.045.

:eficiencia a la temperatura T.

:eficiencia a 20 .

T:temperatura( )

CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATORIOS (RBC)

Son un procedimiento de depuración biológica en el que la biomasa se fija en un soporteinerte en forma del film biológico.Los sistemas más difundidos son los biocilindros y losbiodiscos.En la Figura 50 se muestra un ejemplo de una EDAR de biodiscos enfuncionamiento.


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Figura 50.EDAR de biodisco

Los biocilindros son cilindros perforados,con diametros entre 2 y 5 m,que en su interiorcontienen un material sopote ,generalmente de plástico con formas muy variadas.

En los biodiscos (Figura 51),el soporte está constituido por discos de materialplástico(poliestireno y cloruro de polivinilo)ensamblados sobre un eje horizontal.

Figura 51.Módulo de biodisco formado por un eje con cuatro etapas(Cotesía deENVIREX)


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Para ambos el esquema de funcionamiento es el mismo.Giran lentamente sobre sueje,manteniendo alrededor del 40% de la superficie sumergida.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

El crecimiento bilógico se produce adherido a la superficie de los discos y forma una capaen toda el área mojada en lso mismos.Por la rotación de los discos,alternativamente labiomasa entra en contacto con el sustrato orgánico del agua residual y posteriormentecon la atmosfera en la que absorbe el oxígeno.Este giro mantentiene la biomasa encondiciones aerobias.Al mismo tiempo sirve de mecanismo para desprender el exceso desólidos de los discos debido a las fuerzas de corte creadas y mnatener los flóculos ensuspensión.Algunos de los sitemas de RBC que han aparecido últimamente en elmercado cuentan con aireadores que sirven al mismo tiempo para oxígenar el aguaresidual y mantener el moviemiento de giro del biodisco.

De lo dicho se desprende que estos reactores pueden clasificarse en la familia de losfiltros percoladores.No obstante se distinguen de ellos debido al lecho de que el soportegira alrededor de un aje horizontal.En un lecho bacteriano clásico las gotas de agua quese deslizan sobre el soporte siguen una trayectoria unidireccional y pasa sucesivamentepor todos los valores de la concentración del sustrato.Los RBC,por su configuraciónbásica,forman un reactor de mezcla completa.Por esta razón los RBC se disponen enbacterias que comprenden muchas unidades en serie,generalmente de 2 a 4 (Figura52).Esto les aproxima al esquema de los filtros percoladores tradiconales.Se rercodaráque al reactor de flujo de pistón puro siempre es más eficaz que un reactor de mezclacompleta puro.

Figura 52.Configuraciones típicas de biodiscos(Cortesia de ENVIREX)


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Desde el punto de vista biológico,estas configuraciones se traducen en diferencias muymarcadas.Los lechos bacterianos presentan una estratificación especifica de labiomasa.Las bacterias heterótrofas abundan en las capas superiores,y lasautótrofas(nitrifantes)no aparecen nada más que en las capas inferiores.La estratificaciónvertical de los lechos tradicionales se encuntran en la forma de una variación de fase en

fase:la nitrificación,por ejemplo,

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