¿Cuál es el principio de funcionamiento del MBBR? ¿Qué contaminantes elimina de las aguas residuales?
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- Editor
- Kate
- Tiempo de Publicación
- 2024/4/8
Resumen
Este artículo describe el MBBR como una tecnología de tratamiento de aguas residuales que combina las ventajas de los sistemas de lodos activados y biopelículas. Mediante el uso de soportes de biopelícula de polietileno rellenos de polietileno de libre movimiento en un tanque de tratamiento aeróbico de aguas residuales, el MBBR aprovecha los microorganismos (biopelículas) que crecen en estos soportes para tratar las aguas residuales.
¿Cuál es el principio de funcionamiento del MBBR?¿Qué contaminantes elimina de las aguas residuales?
Por: Kate Nana
Fecha de publicación: 8 de abril de 2024
Etiquetas de publicación: MBBR, Tratamiento secundario de aguas residuales, Sistema MBBR
Tabla de contenido
1. El principio de MBBR
2. Los beneficios de las reacciones simultáneas de nitrificación y desnitrificación
3. ¿Qué elimina el MBBR?
4. ¿Cómo funciona MBBR?
El principio de MBBR
El proceso MBBR (Reactor de Biopelícula de Lecho Móvil) combina las ventajas de los lechos fluidizados tradicionales y los métodos de oxidación por biocontacto, convirtiéndolo en un método nuevo y eficiente para el tratamiento de aguas residuales. Este proceso se basa en la aireación y la acción ascendente del flujo de agua en el tanque de aireación para mantener los portadores en estado fluidizado, formando así lodos activados en suspensión y biopelículas adheridas. De esta manera, la biopelícula de lecho móvil utiliza todo el espacio del reactor, aprovechando al máximo las ventajas de las fases de biomasa, tanto adheridas como suspendidas, y complementándose mutuamente. A diferencia de los rellenos anteriores, el relleno suspendido puede entrar en contacto frecuente y múltiple con las aguas residuales, de ahí su denominación de "biopelícula móvil".
El principio del proceso MBBR consiste en añadir una cantidad determinada de portadores suspendidos al reactor, lo que aumenta la biomasa y la diversidad de organismos presentes en el reactor, mejorando así su eficiencia de tratamiento. Dado que la densidad del material de relleno (0,96-0,98 kg/l) es similar a la del agua, este se mezcla completamente con ella durante la aireación, creando un entorno propicio para el crecimiento microbiano en las fases gaseosa, líquida y sólida. La colisión y el cizallamiento de los portadores en el agua afinan las burbujas de aire, lo que aumenta la tasa de utilización del oxígeno. Además, cada portador alberga diferentes tipos de organismos en su interior y exterior, con bacterias anaeróbicas o facultativas creciendo en su interior y aerobias en el exterior, lo que convierte a cada portador en un microrreactor. Esto permite que las reacciones de nitrificación y desnitrificación se produzcan simultáneamente, mejorando así el efecto del tratamiento.
Los beneficios de las reacciones simultáneas de nitrificación y desnitrificación
1. Eliminación de nitrógeno: La combinación de nitrificación y desnitrificación permite que el sistema convierta eficazmente el nitrógeno amoniaco (NH₃-N) del agua en nitrógeno gaseoso (N₂), logrando así la eliminación del nitrógeno. Esto desempeña un papel crucial en la prevención y el control de la eutrofización del agua y las altas concentraciones de nitrógeno amoniaco en el agua.
2. Equilibrio ambiental: Mediante el equilibrio de estos dos procesos, el nitrógeno en el agua se puede tratar eficazmente en diferentes condiciones ambientales (como aeróbicas y anóxicas), garantizando la flexibilidad y estabilidad del sistema de tratamiento de agua.
3. Ahorro de energía y reducción de emisiones: En comparación con los métodos físicos y químicos, los procesos de nitrificación y desnitrificación biológica pueden lograr la eliminación de nitrógeno con un menor consumo de energía y reducir el uso de agentes químicos, beneficiando la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible.
La existencia simultánea de nitrificación y desnitrificación también implica que el diseño y la operación del sistema de tratamiento de agua requieren un control preciso, que incluye el ajuste de las condiciones de los entornos aeróbicos y anóxicos, para garantizar el progreso efectivo de ambos procesos. Además, esto significa que el sistema MBBR puede gestionar una gama más amplia de cargas contaminantes, mejorando la adaptabilidad y la eficiencia del sistema de tratamiento de agua.
¿Qué elimina MBBR?
1. Materia orgánica: El MBBR elimina eficazmente los contaminantes orgánicos disueltos en el agua, como la DBO (demanda bioquímica de oxígeno) y la DQO (demanda química de oxígeno), que suelen provenir de aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales y escorrentías agrícolas. El MBBR puede alcanzar una tasa de eliminación de DBO superior al 90 %.
2. Nitrógeno amoniacal: Mediante el proceso de oxidación biológica, la nitrificación, el MBBR puede convertir el nitrógeno amoniacal en nitrato, reduciendo así el contenido de nitrógeno amoniacal en el agua. Este proceso es crucial para prevenir la eutrofización de las masas de agua y mejorar la calidad del agua. La tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal puede superar el 90 %. Esta tasa de eliminación real se ve afectada por la actividad de las bacterias nitrificantes en el sistema.
3. Nitrógeno total (NT): El proceso MBBR elimina eficazmente el nitrógeno total mediante nitrificación y desnitrificación, convirtiendo el nitrógeno amoniacal y el nitrógeno orgánico en nitrógeno gaseoso (N₂), reduciendo así el contenido de nitrógeno en el agua. La tasa de eliminación de nitrógeno total puede alcanzar entre el 50 % y el 80 %. Con un diseño del sistema y unas condiciones de operación optimizadas, en ocasiones se pueden lograr tasas de eliminación incluso mayores.
4. Fósforo total (FT): Aunque el MBBR es principalmente un proceso biológico de eliminación de nitrógeno, también puede eliminar el fósforo del agua en cierta medida optimizando las condiciones de operación y combinándolo con otras unidades de tratamiento (como la precipitación química), reduciendo así el riesgo de eutrofización. Sin embargo, al combinarlo con procesos fisicoquímicos como la precipitación química, se puede alcanzar una tasa total de eliminación de fósforo de entre el 50 % y el 90 %.
5. Sólidos suspendidos (SS) y materia particulada: En el proceso MBBR, algunos microbios se adhieren a los portadores para formar una biopelícula, mientras que otros permanecen en suspensión. Esto ayuda a eliminar los sólidos suspendidos y las partículas del agua. El proceso MBBR puede reducir eficazmente el contenido de sólidos suspendidos en el agua, con una tasa de eliminación típica de entre el 50 % y el 90 %.
6. Patógenos: La biopelícula en el proceso MBBR tiene un cierto efecto de adsorción y degradación sobre algunos patógenos, reduciendo así el contenido de patógenos en el agua hasta cierto punto y mejorando la calidad del agua.
Las ventajas del proceso MBBR incluyen su eficiencia, su reducido tamaño y su facilidad de ampliación y modernización. Esto convierte a la tecnología MBBR en una de las más utilizadas en el tratamiento moderno de aguas residuales urbanas e industriales.
¿Cómo funciona MBBR?
En condiciones aeróbicas, la flotabilidad de las burbujas de aire generadas durante la aireación puede impulsar el movimiento del medio filtrante y del cuerpo de agua circundante. Al pasar el flujo de aire por la corriente de agua y los huecos del medio filtrante, este lo obstruye y se divide en pequeñas burbujas. En este proceso, el medio filtrante se agita y mezcla completamente con el flujo de agua, y el flujo de aire se divide en finas burbujas, lo que aumenta el contacto y la eficiencia de la transferencia de oxígeno entre la biopelícula y el oxígeno.
En condiciones anaeróbicas, el flujo de agua y el medio se fluidizan completamente bajo la acción de un mezclador sumergido, logrando el propósito de contacto total y degradación entre la biopelícula y los contaminantes tratados.
La clave del proceso MBBR es lograr la fluidización completa del medio portador en suspensión para optimizar el tratamiento de contaminantes. En la práctica, los factores a considerar incluyen principalmente el tipo de piscina del biorreactor, la cantidad adicional de medio en suspensión, el sistema de aireación, la pantalla de intercepción, las hélices, etc.
La fluidización del medio biológico en la zona de aireación es clave para el buen funcionamiento del sistema de tratamiento. Esto se logra principalmente mediante el sistema de aireación en la zona aeróbica del biorreactor. Un sistema de aireación adecuado en la zona aeróbica garantiza la fluidización del medio portador biológico, asegurando su movimiento ascendente y descendente en el cuerpo de agua, permitiendo que se mezcle, colisione y entre en contacto con las aguas residuales, completando así eficazmente los procesos de contacto, intercambio y adsorción entre contaminantes, agua y aire. La gravedad específica del medio se elige generalmente entre 0,94 y 0,97. Durante el cultivo bacteriano, la superficie del medio se adhiere gradualmente a una gran cantidad de biopelícula. Cuanto mayor sea la adhesión, mayor será la gravedad específica. Cuando la biopelícula sobre el medio alcanza un cierto espesor, su gravedad específica supera 1, provocando que el medio se hunda hasta el fondo de la piscina desde la zona no aireada. La fuerza de impacto en la parte inferior del área de aireación es máxima, lo que permite eliminar rápidamente la biopelícula residual del medio. Tras el desprendimiento de la biopelícula, la gravedad específica del medio disminuye por debajo de 1 y aumenta en el área de aireación. Según el cambio de gravedad específica antes y después de la adhesión de la película, el medio puede girar en las zonas de aireación y no aireación, alternando así el crecimiento y el desprendimiento de la biopelícula, garantizando la estabilidad y actividad de la misma y haciendo que el proceso funcione con mayor estabilidad. Para evitar que el medio fluidizado en suspensión entre en la siguiente etapa con el licor mezclado, se ha diseñado y utilizado una pantalla para una sencilla interceptación y separación en la zona aeróbica. El material de la pantalla es de acero inoxidable y su tipo es compatible con el medio en suspensión.
