martes, 21 de agosto de 2018

EDAR de Biodiscos.

El agua es indispensable para las personas. Hogares, oficinas, comercios, escuelas e industrias no podrían funcionar sin ella. No hace tanto tiempo las aguas residuales eran vertidas directamente a los ríos o al mar, sin pasar por un proceso de tratamiento, generando focos de contaminación, infecciones y enfermedades. Afortunadamente la Directiva 91/271/CEE obligó a tomar medidas estableciendo unos objetivos mínimos en la calidad de las aguas vertidas.

VERTIDO BRUTO
SALIDA DEPURADA
Parámetro
Concentración
Límite de vertido
% Reducción
DQO
400-600 mg O2 / l
125 mg O2 / l
75
DBO5
250-300 mg O2 / l
25 mg O2 / l
90
SS
350-450 mg / l
60 mg / l
70
NT
40-60 mg / l
10-15 mg / l
70-80
PT
10-15 mg / l
1-2 mg / l
80

Lograr este objetivo de vertido es relativamente sencillo en las grandes ciudades, pero en poblaciones de menos de 2.000 habitantes, las limitaciones técnicas y económicas imposibilitan el empleo de los sistemas convencionales de depuración. Afortunadamente la tecnología ya dispone de soluciones exitosas con bajos costes de  inversión y de mantenimiento. De lo que se trata ahora es de elegir la tecnología más apropiada a cada situación.

PRETRATAMIENTOS
PRIMARIOS
SECUNDARIOS EXTENSIVOS
SECUNDARIOS INTENSIVOS
Desbaste
Fosas sépticas
Lagunaje
Aireaciones
Desarenado
Tanques Imhoff
Humedal artificial
Lechos bacterianos
Desengrasado
Decantación
Filtros de arena
Biodiscos
Infiltración-Percloración
Reactores secuenciales

Uno de los tratamientos secundarios intensivos que mejores resultados está dando es el de Biodiscos, también llamado de Contactores Biológicos Rotativos (CBR). En esta tecnología los microorganismos responsables de la depuración se encuentran adheridos formando una biopelícula sobre un soporte que gira semisumergido. Este sistema de depuración consta de las siguientes etapas:
  


Pretratamiento.  Prepara el agua residual para los tratamientos posteriores reduciendo los residuos sólidos y protegiendo a los equipos situados aguas abajo. Se emplean rejas de desbaste.

Tratamiento Primario. Tiene como objeto reducir  la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación. Se utilizan decantadores primarios o tanques Imhoff.

Tratamiento Secundario. Elimina la contaminación orgánica disuelta mediante su oxidación. Se emplea un CBR “Contactor Biológico Rotativo”, llamando comúnmente Reactor de Biodiscos. Con este sistema la oxidación se realiza mediante bacterias fijas a varios discos que permanecen aproximadamente el 40% del tiempo sumergidas y el tiempo restante al aire. Mientras las bacterias permanecen sumergidas están captando materia orgánica disuelta para su asimilación, y el resto de tiempo toman el oxígeno necesario para su respiración. Las bacterias se desarrollan en capas sobre los discos alcanzando varios milímetros de espesor. Cuando el espesor de biomasa es excesivo las capas interiores mueren y se desprenden del disco.

Para realizar este proceso los discos giran lentamente, movidos por un motor eléctrico y acoplados a un eje, estando lo suficientemente juntos para que tengamos la mayor superficie posible sin que se impida la entrada de aire y agua entre ellos. Los discos están formados por láminas onduladas de polipropileno que soportan la radiación ultravioleta y presentan una elevada resistencia mecánica. El uso de decantadores lamelares anexos al módulo de biodiscos aumenta la superficie específica de sedimentación.




Este tratamiento resulta especialmente adecuado para núcleos entre 500 y 2000 h-e, que no requiere mucho espacio y que no produce un gran impacto ambiental. Los biodiscos consumen el 20% de la energía que consume una EDAR convencional de Lodos Activos. El volumen de lodos producido es mínimo pudiendo funcionar seis meses sin necesidad de extraerlos. Los olores producidos son inferiores a los de los filtros percloradores.  Y aunque sus costes de instalación son elevados (entre 325 y 400 €/h-e para poblaciones entre 200-2.000 h-e), su explotación es sencilla y económica (sobre 20 €/h-e/año).


Diseño del reactor.

La tecnología de los biodiscos empezó a aplicarse en España en los años 80, pero algunos criterios de diseño erróneos ralentizaron su implantación:

·   Se emplearon parámetros  de carga orgánica e hidráulica excesivos, sobrecargando los módulos y obteniendo mala calidad en el efluente.

·         No se resolvió adecuadamente el tratamiento de los fangos producidos

·  Se emplearon esquemas de tratamiento inadecuados, por ejemplo, combinándolos con otras tecnologías blandas como el lagunaje.

·  Hubo fallos mecánicos, pues aunque es  conceptualmente un equipo sencillo, su construcción es suficientemente compleja como para necesitar un cálculo de todos los elementos si queremos asegurar la fiabilidad mecánica de todos sus componentes en especial el eje, los rodamientos, los brazos soporte y el grupo de accionamiento.

Por eso, para conseguir los resultados deseados es fundamental conocer la superficie necesaria de los biodiscos para tratar nuestra agua residual.

a)  Para el cálculo de la superficie necesaria para eliminar la DBO se emplea la ecuación de conservación del sustrato en condiciones de régimen a la que se han incorporado un factor para considerar la temperatura y otro para considerar el estado de aireación de las aguas residuales

A = Q (So - S) · Tc · P / Rc

Siendo:       Q = caudal del proyecto (m3/d).
So = concentración del substrato entrada (mg/l).
S = concentración del substrato en salida (mg/l).
Rc = substrato específico consumido (g/m2 · d) .
A = superficie de los biodiscos (m2).
P = Factor de aireación
Tc =Factor de temperatura =  1,0537 (12,7-T)

Para calcular el substrato específico consumido Rc, (g/m2.d) se emplea la ecuación de MONOD corregida con un factor de carga ϒ, siendo S el DBO5 soluble en la salida.

Rc = 19,4 · ϒ . S / (15,1 + S)


b) Para el cálculo de la superficie adicional necesaria para eliminar el nitrógeno amoniacal aplicaremos de nuevo la ecuación de conservación del sustrato en condiciones de régimen: 

A = Q (So - S) · TN . / RN       donde So es la concentración de NH4+  a la entrada y S es la concentración de NH4+  a la salida y a la que hemos incorporado un factor de temperatura TN

                        TN = 0,7 · T / (T - 4,13)

Para el cálculo del substrato específico eliminado  RN, (g/m2·d) del NH4+ se utiliza una fórmula que tiene en cuenta la cinética que depende de (NH4+)E y de (NH4+)S

RN = (NH4+)S · (NH4+)E / 2[(NH4+)E  +  (NH4+)S + 0,05 (NH4+)E · (NH4+)S]

La superficie AN  así determinada, es complementaria de la superficie necesaria para reducir la (SDBO5)S a un valor inferior a 15 mg/l. 


En la foto puede verse un momento del montaje del Reactor Biológico de Discos para la EDAR de Xunqueiro en Oleiros (A Coruña) para 280 h-e diseñado por Carral Design y comercializado por Sande y Diaz S.L. en el año 2017.