9 Lechos de Oxidación Biológica

7/17/2019 9 Lechos de Oxidación Biológica

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LECHOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA

GENERALIDADES

Desde tiempos remotos el hombre a comprobado que la autopurificaciónde los cursos de agua se debía además de otros factores, a la acción demicroorganismos que oxidan a la materia orgánica polucionante.

El proceso de Lechos de Oxidación Biológica, es uno de los mtodosdesarrollados por el hombre, para lle!ar a cabo al fenómeno de laautopurificación natural, en forma acelerada, eficiente " económica.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Originalmente el proceso consistía en la aplicación intermitente deldesag#e sedimentado por medio de boquillas fi$as a la superficie delmedio filtrante " luego el desag#e era colectado por medio de drenes parasu disposición final al curso de agua o al sedimentador secundario.

%osteriormente se reempla&aron las boquillas fi$as por bra&os giratorios,los que permitían una dosificación intermitente al lecho filtrante, sin el usode sifones.

En los 'ltimos a(os se ha desarrollado bra&os giratorios que pro!een deun flu$o casi continuo en forma de llu!ia al medio filtrante. En este caso

es usual la recirculación a tra!s del filtro, del efluente sedimentado o sinsedimentar.

%ara obtener la máxima acti!idad biológica deben de mantenerse unaserie de condiciones ambientales. Las principales son las siguientes)

i. *antidad suficiente de Oxigeno, que es abastecida a tra!s delos intersticios del medio filtrante " a tra!s del desag#e enforma de O+ disuelto.

ii. *antidad suficiente " continua de alimentos para losmicroorganismos.

iii. Distribución uniforme " continua del desag#e a tra!s del mediofiltrante.

TEORIA Y PRINCIPIOS BÁSICOS

El Lecho de Oxidación de Biológica " el proceso de lodos acti!ados sonsimilares en principio, pues ambos, están basados en la Oxidación

Bioquímica de la materia orgánica completa del desag#e.



Despus de un periodo corto, en que el lecho ha sido puesto enoperación, el medio o material filtrante se recubre de una capa &oogleal,que es una sustancia !iscosa " gelatinosa que contiene bacterias,proto&oarios " otros microorganismos.

Ba$o condiciones fa!orables la capa &oogleal absorbe " utili&a la materiaorgánica que se encuentra en el desag#e en forma suspendida, coloidal oen forma disuelta. Los microorganismos de esta manera se reproducen,hasta alcan&ar un límite de equilibrio.

La materia &oogleal muerta es arrastrada fuera de los filtros por el mismodesag#e en forma periódica o continua " luego separada del afluente finalmediante el uso de sedimentadores secundarios.

FILTRO GOTEADOR -E Desechos /embrana /edio

Liquido Biológica 0iltrante

/ateriaOrgánica

O+ 1ona 1ona eróbica naeróbica

*O+

/ateriaOrgánica



PROCESO EN EL FILTROGOTEADOR

D-2/ DE 0L34O

SEDIMENTADOR FILTRO SEDIMENTADORPRIMARIO GOTEADOR SECUNDARIO

Co C

Dentro del rango de carga orgánica normalmente aplicada a un filtropercolador, la eficiencia en la remoción es independiente dela cargaorgánica aplicada.

En esto contrasta con el proceso de lodos acti!ados donde la eficiencia esuna función de la carga orgánica.

5e ha encontrado que la remoción está gobernada por la profundidad delfiltro " la aplicación hidráulica.

* 6 789:γ m;q<n

*o

Donde)* 6 *oncentración de materia orgánica en el efluente del clarificador secundario.

*o 6 *oncentración orgánica al ingreso del filtro percolador γ 6 %rofundidad del filtroq< 6 plicación hidráulica por unidad de área superficial del filtro.: 6 *onstantem " n 6 Exponentes, =constante>



LECHOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA

FILTOS GOTEADORES

Este %roceso)

Es considerado o clasificado como un tratamiento secundario en el quese emplea culti!os biológicos para lle!ar a cabo una descomposiciónaeróbica u oxidación del material orgánico transformándolo encompuestos más estable.

En los filtros, los organismos están adheridos al medio filtrante " hacia aellos !a la materia orgánica sobre la cual tiene que traba$ar.

*abe destacar que la palabra ?filtro@ honesta correctamente empleada,

por que no se efect'a ninguna acción filtrante. En realidad, un filtrogoteador es un dispositi!o que pone en contacto a las aguas ser!idassedimentadas con culti!os biológicos, el nombre correcto debería ser LE*AO5 DE O-D*-C B-OLC2-*.

La característica principal del lecho de oxidación biológicas es la facilidadde sedimentación de sólidos no sedimentables, coloidales " sólidosdisueltos.

En el proceso de lecho de oxidación biológica, las unidades biológicas lasunidades de tratamiento, están cubiertas con una mucosa limosa que se

desarrolla de la forma &oogleal como consecuencia de las bacterias quetrae consigo las aguas ser!idas.

¿Qué es un !e"#$u" $%&'(

La película acti!a absorbe " oxida la materia orgánica disuelta " coloidalde las aguas ser!idas.

%ara la construcción de la unidad de tratamiento se utili&a piedrachancada o ladrillo chancado de 7 @ a F@, tama(o que permiten tener "mantener la porosidad necesaria que e!itan la colmatación "

sedimentación de material extra(o.

El filtro está constituido por las boquillas de distribución, superficie decontacto " sistema de recolección " drena$e.

El proceso puede resumirse como sigue)

a. 3na película acti!a crece " se desarrolla sobre la superficie decontacto.

b. Desarrollo " concentración de material coloidal " gelatinoso



c. La concentración de sustancias coloidal es atacada por bacterias "en&imas,7 " reducidas a compuestos simples, en forma tal que elAF =amonio> es liberado " oxidado por medio bacterial "bioquímico, dando una reducción gradual de A F " un incrementode O+ " OF,

d. 3n residuo floculento parecido al humus o tierra !egetal o lodoconteniendo muchos proto&oarios " hongos se acumulan sobre lasuperficie. *uando el material floculento acumulado adquieresuficiente peso, se desli&ará =es un proceso continuo en los filtrosbiológicos>. %arte del oxigeno es abastecido a tra!s del !aciadodel desag#e sobre el lecho, soplando aire a tra!s del filtro opermitiendo que el desag#e gotea en el filtro.

Otra parte de oxigeno es abastecido por *on!ección,+ debido a ladiferencia de temperatura entre el desag#e que ingresa " la cama

de filtro.

*uanto ma"or es la superficie de contacto, ma"or será el n'merobacteriano de organismos que estarán en contacto con la masa liquida aser purificadaG cuanto ma"or es el numero de organismos, la purificaciónde la masa liquida será más eficiente. *uanto menor sea la roca queforma parte del medio filtrante, la purificación será más grandeG sinembargo, partículas del medio filtrante demasiado peque(as originanobstrucciones. 5e puede resumir que un filtro goteador act'a comotami&ador " oxidante.

Los siguientes fenómenos inducen a un incremento de la oxidaciónbiológica sobre superficie de contacto sólidos, promo!iendo la acti!idadfisiológica de las bacterias)

7. El medio filtrante sólido hace posible la concentración denutrientes " en&imas, por adsorción en la superficie.

+. Los intersticios entre las clulas bacteriales " la superficie act'ancomo puntos de concentración, ellos retardan la difusión de lasexoen&imas " la metaboli&ación fuera de la clula, fa!oreciendo así

la digestión " adsorción de l materia comestible.F. Los intersticios entre la superficie " las clulas generan

condiciones óptimas para la oxidación " otras reaccionesfisicoquímicas.

/etabolismo) *on$unto de transformaciones materiales que seefect'an constantemente en las clulas del organismo !i!o " que semanifiestan en dos fases diferentes) una de carácter constructor anabólico " otra de carácter destructor catabólico.

1 Enzima: Es una sustancia proteínica que producen las células vivas y que actúan comocatalizador en los procesos de metabolismo.2 Convección: Propagación de calor por masas móviles de materia.



nabolismo) proceso constructi!o por medio del cual las sustanciassimples se con!ierten en compuestos más comple$as por la acción declulas !i!ientes.

H. Las superficies act'an como puntos de liga&ón o enlace para losmicroorganismos.

5e ha propuesto la siguiente ecuación de operación para filtrosgoteadores)

Lo 6 789ID =7>L

Donde)

LD 6 Es la concentración remo!ible de DBO que permanece a laprofundidad ?D@L 6 Es la remoción Jotal: 6 Es la tasa de extracción logarítmicaD 6 %rofundidad de la cama

5e notará la similitud entre la ecuación mostrada " la tasa monomolecular de descomposición de materia orgánica en corrientes.

Lt 6 789It =+>L

AoKland ha contribuido a nuestro conocimiento en la determinación deltiempo de contacto en el filtro. sumiendo que una sabana de aguaflu"endo constantemente en un plano inclinado ba$o condiciones de flu$olaminar se tendría la siguiente expresión)

J 6 Fγ 7;F. lgs q+;F

Donde)J 6 Jiempo de contacto en el plano inclinadol 6 Longitud del plano inclinados 6 5eno del ángulo que el plano inclinado hace con el plano hori&ontal.g 6 celeración de la gra!edadγ 6 iscosidad cinemática del agua µ

ρ

q 6 caudal por unidad de ancho del plano inclinado

AoKland indica que la cantidad de materia orgánica oxidable remo!ida enun filtro depende directamente del tiempo de retención del flu$o.

ecomienda igualmente filtros profundos que contengan prácticamente el



medio filtrante más peque(o, para alcan&ar un tiempo de contacto óptimo" una eficiencia.

EcIenfelder =7MN8>

5t 6 e9IsmD;Ln

5o

Donde)

5t 6 *oncentración de materia orgánica en el efluente P masa;!olumen5o 6 *oncentración de materia orgánica aplicada P masa;!olumen: 6 Jasa constante s 6 Qrea suficiente de empaque P área;!olumenD 6 %rofundidad del filtroL 6 *arga superficial o carga unitaria.

m 6 *onstante Experimentaln 6 *onstante

:J 6 :+8 x 7.8FR=J P +8>

Ecuación *intica com'nmente aplicada para aguas /unicipalesdesarrollada por EcIenfelder.

5t 6 75o 7 S +.R D8.TN

8.R8

Donde)5t 6 DBOR del efluente mg;lt.5o 6 DBOR descargado sobre el medio en mg;lt.D 6 %rofundidad del filtroL 6 *arga unitaria del liquido en mg;acre9díaF.

E$emplo)

*alcular la remoción de DBO en un filtro de T pies de profundidad " conuna carga hidráulica de 7+ mg;acre9día, sin recirculación.

5olución.

D8.TN 6 T8.TN 6 8.MT8.R 7+8.R

APLICACIÓN

3 cre ! "#$"% m2



Los lechos de oxidación biológica se usan para el tratamiento dedesag#es domsticos o desag#es industriales que son susceptibles deser tratados.

La calidad del efluente tratado, en el caso de desag#es domsticos, es

del orden de +8 a F8 ppm de DBO " de F8 a H8 ppm de 5ólidos5uspendidos.

Los lechos de oxidación son usados generalmente en plantas peque(as "tienen las !enta$as de poder soportar sobrecargas orgánicastemporalmente " de requerir de poca super!isión tcnica para sumantenimiento.

TIPOS DE LECHOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA

A"%o Ren)&*&en%o

a. Dosa$e continuo " recirculación

b. *arga Aidráulica) 78 P 788 mg;acre9día.c. *arga Orgánica) 7788 P 7F888 lb.DBO;acre9pie;día

B+o Ren)&*&en%o

a. Dosa$e intermitente 8.8+7T lt;m+;seg.b. *arga Aidráulica) + P T mg;acre;día

c. *arga orgánica) ++8 P 7788 lb.DBO;acre9pie;día.

DIAGRAMAS DE FLU,O

-./

R

-0/

S F S

S F S



R

-1/

R R

-2/

R R

-3/

R R

-4/

S F S

S F SF

S F S F S

S F SF

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