Diseño y Evaluación de un reactor híbrido de biopelícula sumergida (BIO-NET) y comparación con un sistema convencional de lodos activados, para el tratamiento de aguas residuales municipales

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo el diseño, construcción y evaluación de un reactor híbrido de lecho fijo, aireado, sumergido y su comparación con un sistema de lodos activados, para la remoción de materia orgánica, expresada en términos de DBO y DQO. La metodología incluye una primera parte que implica la revisión bibliográfica que permite establecer los parámetros de diseño apropiados para lograr una construcción de los dos sistemas a evaluar lo más similar posible y que sólo se diferencien en la presencia del medio, el cual está conformado por cilindros huecos de polietileno. El diseño incluye dos tanques de aireación, dos sedimentadores, un sistema de reciclo para cada uno, así como el sistema de alimentación de ambos. Adicionalmente se seleccionan los materiales apropiados para la construcción, así como las tres etapas a evaluar: aireación extendida, convencional y alta rata, con tiempos de retención hidráulico de 15, 10 y 5 h, respectivamente. La segunda fase incluye la evaluación preliminar de las unidades, pues a la escala utilizada no se conocen valores normalizados para los diferentes dispositivos. Dicha evaluación incluye una prueba de trazadores, que permite establecer las características hidráulicas y además la evaluación del sistema de aireación. La tercera fase incluye la evaluación de cada etapa y por último, la comparación general de las mismas. Los parámetros de diseño y la construcción de los sistemas permiten cumplir con los objetivos trazados. La evaluación tiene como finalidad verificar la capacidad de respuesta de estos sistemas para manejar aumentos progresivos en la carga orgánica aplicada. Las relaciones que se establecen entre la carga orgánica, la carga volumétrica y la eficiencia de los sistemas; permiten establecer la elevada capacidad de respuesta del sistema híbrido a aumentos progresivos en las cargas aplicadas, al contrario del sistema de lodos activados que tiende a perder eficiencia. El sistema híbrido permite lograr eficiencias de remoción en función de la DBO5,20 en un rango alrededor de 80 %; por el contrario, el sistema de lodos activados, disminuye su eficiencia un promedio de 15 %, en función de DBO5,20, al compararlo con la modalidad convencional (10 h), cuando opera con un tiempo de retención de 5 h. Adicionalmente el sistema híbrido permite obtener un efluente altamente estabilizado (DBO5,20 ≈ 25 mg/l), mientras que el sistema de lodos activados presenta un efluente con una concentración alrededor de 60 mg/l. Esto implica que el sistema híbrido permite obtener un efluente que cumple tanto con el Decreto 883 Gaceta Oficial Nº 5021 Extraordinario de fecha 18 de diciembre de 1995 (DBO5,20 ≈ 60 mg/l) nivel nacional, como con la Normativa de la Unión Europea vigente, Decreto 91/271, (DBO5,20 ≈ 25 mg/l) operando en igualdad de condiciones que un sistema de lodos activados, con la mitad del volumen. Otro resultado importante es que el período de arranque para el sistema híbrido es la mitad del tiempo que requiere un sistema de lodos activados tradicional. (tres semanas el sistema híbrido y casi 50 días el sistema de lodos activados). Por último se debe destacar que el parámetro de control más importante para el sistema híbrido es el oxígeno disuelto (OD), (para oxígeno residual entre 2 y 4 mg/l) el cual debe ser considerado con especial cuidado, para lograr resultados satisfactorios. Todo lo antes señalado permite concluir que el sistema híbrido constituye una alternativa viable para solucionar problemas de sobrecarga en sistemas de lodos activados y además es apropiado cuando se requiere elevada eficiencia y unidades compactas.