Filtros percoladores: presentación

Tratamiento de Aguas
FILTROS PERCOLADORES
G. López-Noemí y S. Hernández-César
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León
8 de junio de 2012

Resumen
Se realizó una investigación la cual se centra en el diseño y aplicación de filtros percoladores, los cuales son útiles en la remoción de materia orgánica presente en el agua residual. Se describen algunos principiosbásicos del funcionamiento y aplicación de un filtro percolador, en los cuales la eficiencia depende de ciertos aspectos como la profundidad del lecho, tipo de afluente, carga, soporte de biopelícula, entre otros. Para el diseño de un filtro percolador se han creado diversos modelos empíricos y analíticos, de los cuales se tomó el descrito por Eckenfelder para dimensionar el diámetro de un filtropercolador.

Introducción
En la actualidad se tiene una problemática en cuanto a la contaminación del agua se refiere, ya sea a causa de actividades industriales o asentamientos urbanos principalmente. La descarga de aguas residuales afecta seriamente los cauces naturales. El contenido de materia orgánica en aguas residuales provoca una disminución del oxígeno disuelto en los receptoresacuíferos debido a la actividad de microorganismos que degradan la materia orgánica consumiendo el oxígeno ocasionando la perdida de la flora y fauna presente en el agua. En la actualidad existen alternativas para el tratamiento de este tipo de agua, con lo cual se pretende disminuir en gran cantidad el contenido de materia orgánica, después de un tratamiento primario el afluente se puede conducir a unfiltro percolador que también se denomina tratamiento biológico de lecho fijo.

Teoría
Los filtros percoladores independientemente de su relleno ya sea piedra o plástico, son usados para tratar afluentes provenientes de tratamientos primarios de aguas residuales domésticas e industriales, este tipo de tratamiento biológico se considera como lecho fijo, en el cual, el agua residual se distribuyemediante brazos mecánicos giratorios sobre la superficie del lecho. El objetivo de la distribución del agua es mantener un régimen laminar a través del lecho. Alrededor de cada partícula del lecho fijo se adhiere una población bacterial que descompone la metería orgánica contenida en las aguas residuales a medida que se percolan hacia el fondo del tanque. Después de un tiempo la capa bacterial sedesprende hidráulicamente del lecho para pasar a un clarificador secundario donde se separan los lodos formados. La capa biológica en los filtros está formada por hongos, algas y bacterias (Por ejemplo, Fusarium aquaeductum, Euglena y Nitrobacter respectivamente).
Figura 2. Esquema de las subcapas aerobia y anaerobia de un filtro percolador [1].
Figura 1. Esquema básico de un filtro percoladorpara la eliminación de materia orgánica en aguas residuales [2].


Ecuaciones de diseño de un filtro percolador
Existen diversos modelos empíricos para el dimensionamiento de filtros percoladores como el National Research Council (NRC), Schulzer, Germain, Eckenfelder, Galler y Gotaas, entre otros; con el propósito de obtener una relación de la DBO, la profundidad del filtro y lascaracterísticas del medio.
Figura 3b. Filtro percolador
con recirculación.
Figura 3a. Filtro percolador
sin recirculación.
b)
a)

Para un filtro percolador sin recirculación como se muestra en la Figura 3a se presenta el modelo de Eckenfelder:
SeSo=e-KD/Ln Ecuación 1
La cual relaciona el porcentaje de DBO remanente (Se/So) con la profundidad del filtro (D) yla carga hidráulica (L). El parámetro K, para un relleno especifico, es función de la constante de velocidad k del sustrato. Por otra parte, el parámetro n depende solamente de las características del relleno. También se considera una corrección de temperatura tipo Arrhenius:
K=K20(1.035)T-20 Ecuación 2
En la cual T viene expresada en grados Celsius.
La...