Filtros biológicos: tipos, cargas y funcionamiento

Filtros biológicos

Tipos y características de los filtros biológicos

Los filtros biológicos son un método de tratamiento biológico artificial desarrollado a partir de filtros de arena intermitentes y filtros de contacto. En un filtro biológico, las aguas residuales se distribuyen uniformemente por la superficie del filtro mediante un distribuidor, mientras que el filtro está repleto de medios filtrantes. Las aguas residuales fluyen hacia abajo a través de los huecos de los medios filtrantes hasta el fondo del tanque. A medida que pasan por el filtro, los sólidos en suspensión son retenidos por los medios filtrantes, mientras que las sustancias coloidales y disueltas se adsorben en su superficie. La materia orgánica presente en las aguas residuales promueve un rápido crecimiento microbiano, y estos microorganismos adsorben aún más las sustancias suspendidas, coloidales o disueltas, formando gradualmente una biopelícula. Una vez que la biopelícula madura, los microorganismos que la habitan metabolizan los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales como nutrientes, facilitando la adsorción y la oxidación. De esta forma, las aguas residuales se purifican al pasar por el filtro biológico.

Los tipos comunes de filtros biológicos incluyen biofiltros convencionales, biofiltros de alta capacidad y biofiltros de torre. La Tabla 1-1 enumera los parámetros fundamentales de estos tres tipos.

Tasas de carga de los filtros biológicos

Las tasas de carga de los filtros biológicos se clasifican en carga orgánicay carga hidráulica.

• Carga hidráulica: Se refiere al volumen diario de aguas residuales que se puede tratar por unidad de volumen de medio filtrante o por unidad de superficie del filtro, garantizando la calidad del efluente. El primero se denomina carga volumétrica hidráulica, con unidades de m³/(m³·d), mientras que el último se llama carga superficial hidráulica, con unidades de m³/(m²·d)o m/d (también conocido como tasa de filtración). Si se utiliza un sistema de recirculación, el cálculo de la carga hidráulica debe incluir el flujo recirculado.

• Carga orgánica:Se refiere a la cantidad de materia orgánica que ingresa o se elimina por unidad de volumen de medio filtrante por día, también conocido como carga volumétrica orgánica, con unidades de kg DBO₅/(m³·d)Este último representa la capacidad de oxidación del biofiltro, mientras que el primero debe especificar la eficiencia de remoción para reflejar fielmente el rendimiento del filtro. En esencia, la tasa de carga orgánica refleja la capacidad de tratamiento del filtro biológico.

Para los biofiltros convencionales que tratan aguas residuales domésticas o aguas residuales municipales compuestas principalmente por aguas residuales domésticas, la carga hidráulica típica varía entre 1–3 m³/(m²·d), y la carga volumétrica de DBO es generalmente 0,15–0,30 kg DBO₅/(m³·d).

Características de los filtros biológicos

La mayor ventaja de los filtros biológicos es su construcción sencilla, facilidad de operación, y capacidad para soportar cargas de choque de aguas residuales tóxicas u orgánicasEsto se debe a que el tiempo de retención hidráulica (TRH) en los biofiltros es relativamente corto; incluso si se eliminan y desprendieran los microorganismos superficiales, se expone una nueva capa de biomasa no afectada. Sin embargo, si la carga de impacto de aguas residuales tóxicas o materia orgánica persiste durante un período prolongado, o si se acumulan sustancias tóxicas en la biopelícula, la eficiencia del tratamiento del biofiltro se verá gravemente afectada.

Dado que los microorganismos crecen adheridos a la superficie fija del medio filtrante, la biomasa del reactor no puede ajustarse dinámicamente a los cambios ambientales. Por lo tanto, no existe un método eficaz para controlar la calidad del efluente. En consecuencia:

• Si aumenta la concentración del afluente o el caudal (es decir, aumenta la carga orgánica o hidráulica), la calidad del efluente se deteriora.

• Si la temperatura del afluente o la temperatura ambiente disminuye, la tasa de eliminación del sustrato también disminuye.

Esta naturaleza de película fija limita la flexibilidad operativa pero asegura la estabilidad bajo variaciones moderadas.