Reactores de biodiscos y filtros percoladores

Reactores de biodiscos
Los reactores con biodiscos son otro tipo de alternativa para el tratamiento de aguas residuales. A diferencia del sistema de lodos activados, en este los microorganismos no se encuentran suspendidos en el líquido, sino que se encuentran fijos en ambas caras de un soporte (biodisco), conformado por materiales sintéticos tales como el poliestireno y el polietileno. Lasconcentraciones de sólidos suspendidos volátiles (SSV), que se pueden alcanzar en un biodisco van de 2500 mg/L hasta 10000 mg/L, con espesores de película de microorganismos entre 1 mm y 4 mm, distinto de las concentraciones para el caso de los sistemas de lodos activados, pues en esos, las concentraciones promedio de (SSV) eran de 3000 mg/L. Debido a esa concentración de (SSV) en los biodiscos, lostiempos de residencia son bajos; aproximadamente 1.5 horas, por lo mismo la degradación principalmente es efectuada por los microorganismos en el biodisco, la biodegradación en el seno del líquido es muy pequeña por las bajas concentraciones de (SSV) y por los tiempos de residencia cortos.
Fig. 1 Reactor de biodiscos.
El sistema de discos (Fig. 1), se coloca en un reactor donde se lleva a cabola degradación de contaminantes. Los biodiscos concéntricos están acomodados sobre una flecha que los hace girar a una velocidad entre 1 y 2 (rpm), o una velocidad lineal de 18m/min, se encuentra separados entre sí por una distancia aproximada de 2.0cm. El área del biodisco que siempre se halla en el líquido es de 40%.

Durante la rotación del disco se lleva a cabo la difusión de contaminantesdel líquido hacia la película de microorganismos, en la parte sumergida. En la parte que queda expuesta al ambiente se produce la difusión del oxígeno del ambiente hacia la parte inferior de la película biológica para la oxidación de contaminantes. A medida que va creciendo la película biológica, los microorganismos que están más cercanos al soporte tienen mayor dificultad en alcanzar losnutrientes y el oxígeno, lo que provoca su muerte o anaerobiosis. Esto produce que algunas partes de la película de microorganismos caigan, por lo que debe ser instalado un sedimentador secundario a la salida del reactor de biodiscos. Hay que recalcar que este lodo biológico tiene buenas propiedades de sedimentación por lo que pocas veces presenta problema sobre ese particular.

Algunas ventajas de estetipo de sistemas es que tienen un bajo consumo de energía. Debido a que no es necesaria la aireación, no requieren de reciclado de lodos biológicos, el lodo producido tiene buenas propiedades de sedimentación, es versátil ya que es posible realizar diferentes tipos de reducción de contaminantes (remoción de materia orgánica con carbono y seguida de proceso de nitrificación). Sin embargo sipresentan ciertas ventajas, debido a que, a bajas temperaturas (< a 10°C), se reduce la eficiencia de remoción por contaminantes: por ello y en previsión de otras dificultades –lluvias, climas extremos- , precisan de una infraestructura que los proteja de la intemperie, entonces para caudales grandes, podrían constituir métodos inviables. También se ha observado en ocasiones que por la gran cantidadde biomasa en los biodiscos, las flechas que los sostienen y que los hacen girar pueden curvarse causando problemas mecánicos en los motores. Además algunos metales pesados como; Cr(III), y Cr(VI), Pb, Cd, así como cianuros y sulfuros pueden inhibir el proceso de degradación de contaminantes. También las variaciones súbitas de pH pueden afectar el desempeño del sistema.

Existen algunasrelaciones importantes a tomar en cuenta a la hora de su diseño, pero indudablemente uno de los principales parámetros que se debe conocer y prever es el área de biodiscos (A) necesaria para que los microorganismos crezcan y se fijen, con la finalidad de remover los contaminantes hasta los niveles deseados.
Algunas relaciones importantes son la carga superficial: la relación caudal a tratar (Qo)/área de...