Filtro goteando - Trickling filter
Un filtro de goteo es un tipo de sistema de tratamiento de aguas residuales . Consiste en un lecho fijo de rocas , coque , grava , escoria , espuma de poliuretano , turba de esfagno , cerámica o medios plásticos sobre los cuales las aguas residuales u otras aguas residuales fluyen hacia abajo y hacen que crezca una capa de lodo microbiano ( biopelícula ) que cubre el lecho de medios. Las condiciones aeróbicas se mantienen mediante salpicaduras, difusión y mediante aire forzado que fluye a través del lecho o por convección natural del aire si el medio filtrante es poroso. El tratamiento de aguas residuales u otras aguas residuales con filtros percoladores se encuentra entre las tecnologías de tratamiento más antiguas y mejor caracterizadas.
Los componentes fundamentales de un sistema completo de filtro percolador son:
- un lecho de medio filtrante sobre el cual se promueve y desarrolla una capa de fango microbiano;
- un recinto o un recipiente que alberga el lecho del medio filtrante;
- un sistema para distribuir el flujo de aguas residuales sobre el medio filtrante; y
- un sistema para la eliminación y eliminación de los lodos del efluente tratado.
Los términos filtro de goteo, biofiltro de goteo, biofiltro , filtro biológico y filtro de goteo biológico se utilizan a menudo para referirse a un filtro de goteo. Estos sistemas también se han descrito como filtros de desbaste, filtros intermitentes, filtros de lecho de medios empaquetados, sistemas sépticos alternativos, filtros de filtración, procesos de crecimiento adjuntos y procesos de película fija.
Descripción del proceso
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Por lo general, el flujo de aguas residuales sedimentadas ingresa a un nivel alto y fluye a través del tanque de sedimentación primario. El sobrenadante del tanque fluye hacia un dispositivo de dosificación, a menudo un balde basculante que suministra flujo a los brazos del filtro. El chorro de agua fluye a través de los brazos y sale a través de una serie de orificios que apuntan en ángulo hacia abajo. Esto impulsa los brazos distribuyendo el líquido uniformemente sobre la superficie del medio filtrante. La mayoría están descubiertos (a diferencia del diagrama adjunto) y se ventilan libremente a la atmósfera.
La eliminación de contaminantes de la corriente de aguas residuales implica tanto la absorción como la adsorción de compuestos orgánicos y algunas especies inorgánicas como los iones nitrito y nitrato por la capa de biopelícula microbiana . El medio filtrante se elige típicamente para proporcionar un área de superficie a volumen muy alta. Los materiales típicos son a menudo porosos y tienen una superficie interna considerable además de la superficie externa del medio. El paso del agua residual sobre el medio proporciona oxígeno disuelto que la capa de biopelícula requiere para la oxidación bioquímica de los compuestos orgánicos y libera dióxido de carbono , agua y otros productos finales oxidados. A medida que la capa de biopelícula se espesa, eventualmente se desprende en el flujo de líquido y posteriormente forma parte del lodo secundario. Por lo general, un filtro de goteo va seguido de un clarificador o tanque de sedimentación para la separación y eliminación de la película desprendida. Otros filtros que utilizan medios de mayor densidad como arena, espuma y turba no producen un lodo que deba eliminarse, sino que requieren sopladores de aire forzado y lavado a contracorriente o un entorno anaeróbico cerrado.
Biofilm
La biopelícula que se desarrolla en un filtro de goteo puede llegar a tener varios milímetros de grosor y es típicamente una matriz gelatinosa que contiene muchas especies de bacterias , cilliates y protozoos ameboides , anélidos , gusanos redondos y larvas de insectos y muchas otras microfaunas. Esto es muy diferente de muchas otras películas biológicas que pueden tener menos de 1 mm de espesor. Dentro del espesor de la biopelícula pueden existir zonas tanto aeróbicas como anaeróbicas que soportan procesos biológicos tanto oxidativos como reductivos. En ciertas épocas del año, especialmente en la primavera, el rápido crecimiento de organismos en la película puede hacer que la película sea demasiado gruesa y se desprenda en parches que conduzcan a la "capa de primavera".
Consideraciones de diseño
Un filtro de goteo típico es circular y tiene entre 10 y 20 metros de ancho y entre 2 y 3 metros de profundidad. Una pared circular, a menudo de ladrillo, contiene un lecho de medio filtrante que, a su vez, descansa sobre una base de desagües inferiores. Estos desagües inferiores funcionan tanto para eliminar el líquido que pasa a través del medio filtrante como para permitir el paso libre de aire hacia arriba a través del medio filtrante. Montado en el centro sobre la parte superior del medio filtrante hay un eje que soporta dos o más tubos perforados horizontales que se extienden hasta el borde del medio. Las perforaciones en las tuberías están diseñadas para permitir un flujo uniforme de líquido en toda el área del medio y también están en ángulo de modo que cuando el líquido fluye de las tuberías, todo el conjunto gira alrededor del eje central. Las aguas residuales sedimentadas se entregan a un depósito en el centro del eje a través de algún tipo de mecanismo de dosificación, a menudo un dispositivo de cubeta basculante en filtros pequeños.
Los filtros más grandes pueden ser rectangulares y los brazos de distribución pueden ser accionados por sistemas hidráulicos o eléctricos.
Tipos
Los filtros percoladores individuales se pueden utilizar para el tratamiento de descargas de fosas sépticas residenciales pequeñas y sistemas de tratamiento de aguas residuales rurales muy pequeños. Las plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas más grandes suelen utilizar muchos filtros percoladores en paralelo.
Los sistemas pueden configurarse para uso de una sola pasada donde el agua tratada se aplica al filtro percolador una vez antes de ser desechado, o para uso de múltiples pasadas donde una porción del agua tratada se recicla y se vuelve a tratar a través de un circuito cerrado . Los sistemas de múltiples pasadas dan como resultado una mayor calidad de tratamiento y ayudan a eliminar los niveles de nitrógeno total (TN) al promover la nitrificación en el lecho del medio aeróbico y la desnitrificación en el tanque séptico anaeróbico. Algunos sistemas utilizan los filtros en dos bancos operados en serie para que las aguas residuales tengan dos pasos a través de un filtro con una etapa de sedimentación entre los dos pasos. Cada pocos días, los filtros se cambian para equilibrar la carga. Este método de tratamiento puede mejorar la nitrificación y desnitrificación ya que gran parte del material oxidativo carbonoso se elimina en el primer paso a través de los filtros.
Tipos de medios
El goteo puede tener una variedad de tipos de medios filtrantes usados para soportar la biopelícula. Los tipos de medios más comúnmente utilizados incluyen coque , piedra pómez , material de matriz plástica, espuma de poliuretano de celda abierta , clínker, grava, arena y geotextiles . El medio filtrante ideal optimiza el área de la superficie para la fijación microbiana, el tiempo de retención de aguas residuales, permite el flujo de aire, resiste la obstrucción, es mecánicamente resistente en todos los climas, lo que permite el acceso a pie a través del filtro y no se degrada. Algunos sistemas residenciales requieren unidades de aireación forzada que aumentarán los costos operativos y de mantenimiento.
Tratamiento de aguas residuales industriales
El tratamiento de las aguas residuales industriales puede implicar filtros percoladores especializados que utilizan medios plásticos y caudales elevados. Las aguas residuales de una variedad de procesos industriales se han tratado en filtros percoladores. Dichos filtros percoladores de aguas residuales industriales constan de dos tipos:
- Tanques grandes o recintos de concreto llenos de empaque de plástico u otros medios.
- Torres verticales llenas de empaques de plástico u otros medios.
La disponibilidad de empaquetaduras de plástico de bajo costo para las torres ha llevado a su uso como lechos de filtración por goteo en torres altas, algunas de hasta 20 metros. Ya en la década de 1960, tales torres estaban en uso en: la refinería Pine Bend de Great Northern Oil en Minnesota ; la refinería de Trafalgar de la compañía de petróleo Cities Service en Oakville, Ontario y en una fábrica de papel kraft.
El efluente de agua tratada de los filtros percoladores de aguas residuales industriales se procesa típicamente en un clarificador para eliminar el lodo que se desprende de la capa de lodo microbiano adherida al medio filtrante percolador como para otras aplicaciones de filtro percolador.
Algunas de las últimas tecnologías de filtrado por goteo implican biofiltros aireados de medios plásticos en recipientes que utilizan sopladores para inyectar aire en el fondo de los recipientes, ya sea con flujo descendente o ascendente de las aguas residuales.
Ver también
- Lista de tecnologías de tratamiento de aguas residuales
- Contactores biológicos rotativos
- Reactor de lecho percolador
- Vermifiltro