Fundamentos y Tecnologías de Tratamiento Biológico de Aguas Residuales

1. Lecho Bacteriano vs. Biodisco

• Material de soporte de biopelícula: En los biodiscos, el soporte son discos de material plástico (polietileno), lisos o corrugados. En los lechos bacterianos, se utiliza un relleno de soporte que puede ser árido o artificial (plástico).
• Formas de aporte de oxígeno: En lechos bacterianos, el aporte puede ser natural o forzado. En los biodiscos, el oxígeno se absorbe cuando el disco está fuera del agua.
• Recirculaciones: Las recirculaciones en lechos son elevadas; en biodiscos son nulas.
• Decantación primaria: En ambos sistemas es fundamental una predecantación efectiva para evitar el peligro de atascamiento.
• Desnivel de la EDAR: La pérdida de carga en biodiscos es menor.
• Gastos energéticos: El consumo energético es menor en biodiscos que en lechos bacterianos.

2. Aireación en Lechos Bacterianos

El aire se aporta mediante orificios de ventilación en la parte inferior (0,5%-2% de la superficie del lecho). Existen dos tipos de aireación:

• Natural: La ventilación se produce por diferencia de temperatura (efecto chimenea) entre el aire exterior e interior. Se requiere una diferencia de 6ºC entre el agua y el aire exterior.
• Forzada: Utilizada en plantas grandes o con aireación insuficiente mediante ventiladores que proporcionan un flujo de aire de 0,3 (m³/m²)·min.

3. Comparativa: Biofiltros vs. Fangos Activos

• Funcionamiento: Biofiltros (discontinuo), fangos activos (continuo).
• Separación de sólidos: Biofiltros (filtración), fangos activos (sedimentación).
• Decantación primaria: Necesaria en biofiltros; opcional en fangos activos.
• Consumo de oxígeno (Nitrificación): Biofiltros (4-5 mg/l), fangos activos (1,2 mg/l).
• Extracción de fangos: Biofiltros (lavado), fangos activos (purga).
• Espacio ocupado: Los biofiltros requieren menos espacio.
• Consumo energético: Mayor en biofiltros que en fangos activos.

4. Tipos de Carbón Activo

• Carbón activo en polvo (PAC): Se inyecta de forma continua al agua junto con reactivos de floculación mediante bombas dosificadoras.
• Carbón activo granular (GAC): Se utiliza como lecho filtrante a través del cual circula el agua.

5. Línea de Agua y Fango: Biodiscos

Desbaste → Pretratamiento → Decantador primario → Biodiscos → Decantador secundario → Efluente.

6. Características de los Biofiltros

1. Ideales para aguas diluidas con bajos sólidos en suspensión.
2. Requieren menor espacio.
3. Permiten completar instalaciones existentes.
4. Sensibles a emisiones y exigencias ambientales.
5. Necesitan decantación primaria para evitar la colmatación.
6. No requieren decantación secundaria; se realiza contralavado.
7. No permiten la eliminación de fósforo.
8. Presentan mayor pérdida de carga (nivel piezométrico) que los fangos activos.

7. Línea de Agua y Fango: Lechos Bacterianos

Decantador primario → Lecho bacteriano → Decantador secundario → Efluente. (El fango primario se extrae del decantador primario y el secundario del decantador secundario).

8. Componentes de un Sistema de Ozonización

1. Gas de alimentación.
2. Generación de energía.
3. Sistemas de refrigeración.
4. Generador de ozono.
5. Cámara de contacto (con turbinas, difusores o inyectores).
6. Destructor de ozono.

9. Filtración Ascendente (BIOFOR / BYOSTYR)

El agua circula de abajo hacia arriba a través de material granular. El soporte sirve para la biomasa y elimina materia orgánica, nitrógeno y sólidos en un solo tanque. Ventajas: mejor reparto, menor pérdida de carga, mayor carga hidráulica y menores olores. Inconveniente: mayor necesidad de agua de lavado.

10. Proceso IFA/IFAS

Sistemas híbridos que combinan fangos activos con biomasa fija sobre carriers. Ventajas: menor volumen de reactor, mayor biomasa, mejor nitrificación y estabilidad ante bajas temperaturas. Inconvenientes: mayor complejidad, coste de los carriers y necesidad de tamices de retención.

11. Biomasa Fija vs. Fangos Activos

En la biomasa fija, los microorganismos crecen adheridos a un soporte (biofilm). En los fangos activos, la biomasa está en suspensión. La velocidad de reacción en biomasa fija depende de la difusión de oxígeno y sustrato hacia el interior del biofilm.

12. Ciclo del Biofilm

El biofilm se forma por adhesión bacteriana mediante polímeros extracelulares. Al aumentar el espesor, las zonas internas sufren condiciones anaerobias, provocando la pérdida de adherencia y el desprendimiento del biofilm.

13. Elementos de un Lecho Bacteriano

1. Sistema de distribución superior.
2. Relleno soporte (natural o plástico).
3. Falso fondo.
4. Sistema de recogida de agua tratada.
5. Orificios de ventilación.
6. Decantadores (primario y secundario).
7. Recirculación.

14. Función de la Recirculación

Devuelve parte del efluente al inicio para diluir la carga de DBO, mantener el relleno humedecido, mejorar el contacto agua-biofilm y favorecer el arrastre de biomasa desprendida.

15. Tipos de Relleno

Los rellenos naturales (áridos) tienen menor superficie específica. Los rellenos plásticos son más ligeros, poseen mayor superficie y mejor índice de huecos, facilitando la circulación de aire y agua.

16. Funcionamiento de los Biodiscos

Discos plásticos parcialmente sumergidos que giran. El biofilm absorbe materia orgánica en el agua y oxígeno al rotar en el aire, degradando los contaminantes.

17. Biofiltros: Flujo Descendente vs. Ascendente

• Descendente: Buena transferencia de oxígeno y limpieza de sólidos.
• Ascendente: Mejor reparto hidráulico, menor pérdida de carga y mayor capacidad de carga hidráulica.

18. Lavado de Biofiltros

Proceso periódico con aire y agua para eliminar el exceso de biomasa y sólidos, evitando la colmatación y manteniendo la actividad biológica.

19. Comparación BIOFOR y BIOSTYR

Ambos son sistemas de flujo ascendente. BIOFOR utiliza arcilla expandida (medio sumergido). BIOSTYR utiliza poliestireno (medio flotante).