Table of Contents
Los filtros de trickling han sido durante mucho tiempo un obstáculo para el tratamiento secundario de aguas residuales, dependiendo de un biofilm fijo para degradar contaminantes orgánicos. Aunque su diseño es relativamente sencillo, su rendimiento está intrincadamente vinculado a las características químicas y físicas de las aguas residuales entrantes.Los operadores que entienden cómo los componentes específicos influyen en la actividad de biopelma, la integridad de los medios y la hidráulica del sistema pueden tomar decisiones informadas que reducen los costos de la calidad y de la reducción de la presión.
El ecosistema microbiano en filtros de trickling
Un filtro de manipulación es esencialmente un bioreactor de carga fija. Como el agua residual se engañó sobre una cama de medios, como rocas, módulos plásticos o escoria, se desarrolla una película microbiana. Este biofilm contiene un complejo consorcio de bacterias, hongos, protozoos y a veces organismos superiores como gusanos y larvas de insectos.
Influencia de carga orgánica
La carga orgánica, normalmente cuantificada como Demanda de oxígeno bioquímica (BOD)] o Demanda de oxígeno química (COD)] es el principal conductor del metabolismo microbiano. Un suministro moderado y consistente de combustibles orgánicos de carbono alimenta un crecimiento de biopelma robusto, pero ambos subcargando y sobrecargando crean problemas.
Carga orgánica alta y cierre
Cuando la hidratación de la óxido de carbono supera la capacidad de diseño del filtro, las bacterias heterotróficas proliferan rápidamente. Los biopelículas gruesos y delgados pueden formar, bloqueando los vacíos entre los medios y reduciendo el flujo de aire. Esto conduce a zonas anaeróbicas, liberación de sulfuro de hidrógeno olorosa y disminución de la eficiencia del tratamiento.
Baja cargas orgánicas y la invasión de estrellas
La carga de alimentos, a veces muy baja, que se observa después del tratamiento primario que elimina una alta fracción de la DMO, puede anular el biopelícula. Los biopelículas gruesos pueden descongelarse, dejando los medios desnudos y reduciendo el área superficial para el apego microbiano. Esta situación puede conducir a una eliminación deficiente de la materia orgánica soluble y aumentar el riesgo de ]
Impacto de los Constituyentes Inorgánicos
Los compuestos inorgánicos, aunque no directamente degradados por el biofilm, pueden alterar físicamente los medios de filtración, cambiar las condiciones osmóticas e interferir con los sistemas de enzimas microbianas.
Salinidad y Conductividad
Las altas concentraciones de sales disueltas (sodio, cloruro, calcio, magnesio) pueden aumentar la salinidad a niveles que afectan a las bacterias osmotásticamente sensibles. En áreas costeras o industriales donde se produce la intrusión salina, el rendimiento de los filtros puede disminuir, con reducción de la absorción de BOD y aumento de la turbidez efluente.
La dureza y la formación de escala
Los iones de calcio y magnesio pueden combinarse con carbonatos o fosfatos para formar precipitados inorgánicos que recubren superficies de los medios. Con el tiempo, la acumulación de escala reduce el espacio vacío, restringe el flujo de aire y proporciona una superficie lisa y no porosa que dificulta el apego a la biopelícula.
Metales pesados y elementos de traza
Las descargas industriales suelen introducir metales como zinc, cobre, níquel, plomo y cromo. Incluso en concentraciones bajas, muchos metales pesados son tóxicos para las bacterias, inhibiendo la actividad de la enzima y causando el descomposición de biofilm. Las cargas tóxicas agudas pueden provocar un trastorno total del sistema, con una ruptura de BOD soluble a través del filtro.
pH y consideraciones de alcalinidad
La actividad metabólica del biofilm implica reacciones de producción de ácido (por ejemplo, nitrificación) y reacciones de producción de base (por ejemplo, denitrificación, reducción de sulfatos).La capacidad de desperdicio y de amortiguación del agua de de desperdicios determina si el medio permanece dentro del rango óptimo de 6.5 a 8.5]].
El pH bajo (abajo 6.0) inhibe la actividad de muchos organismos críticos, incluyendo nitrifiers, y puede disolver ciertos tipos de medios filtrantes (en particular los basados en arcilla). El pH alto (ambos 9.0) estimula la volatilización de amoníaco y puede causar quemaduras químicas al biopelícula.
Sustancias tóxicas y compuestos inhibidores
Más allá de los metales pesados, una amplia gama de productos químicos industriales y domésticos pueden provocar un rendimiento de filtrado descompuesto. Entender estos agentes es esencial para diseñar un plan eficaz de pretratamiento y mantenimiento.
Solvenciones, aceites y detergentes
Los disolventes orgánicos como benceno, tolueno y compuestos clorados pueden interrumpir las membranas celulares y las proteínas de desnaturalización. Los aceites minerales y las superficies de biopelícula de recubrimiento de grasa, evitando la transferencia de oxígeno y el desbloqueo de captura. Los productos de detergente reducen la tensión superficial, lo que puede provocar un exceso de espuma y desprendimiento de biopelma.
Desinfectantes y antimicrobianos
El cloro, el ozono, los compuestos de amonio cuaternario y los antibióticos están presentes en algunas corrientes de aguas residuales, especialmente en los hospitales, farmacéuticos y efluentes agrícolas. Incluso el cloro residual bajo puede devastar el biopelícula, requiriendo días a semanas para la recuperación. Los operarios deben desclorar antes del filtro o desvío tales corrientes alrededor del sistema de tratamiento hasta que el compuesto ofensivo se disipare.
Productos farmacéuticos y de atención personal
Las concentraciones de rastro de antibióticos, hormonas y otros fármacos pueden alterar subtly la comunidad microbiana con el tiempo, seleccionando potencialmente bacterias resistentes y reduciendo la diversidad metabólica general. Mientras que el impacto en la eliminación de AOD a corto plazo puede ser menor, efectos a largo plazo en la composición de los lodos y la ecología microbiana son un área activa de investigación.
Efectos en medios físicos y cierre
La composición de aguas residuales no sólo afecta a la biología sino también al estado físico de los medios de filtración. Cada tipo de medios —roca descompuesta, anillos plásticos, medios de carga aleatorios o medios de hoja estructurados— responde de manera diferente al estrés químico y biológico.
Acumulación de biofilm y resonancia
Las altas cargas orgánicas producen biopelículas gruesas y filamentosas que pueden cerrar las brechas y bloquear los pasajes de aire. Los compuestos inhibidores o tóxicos provocan que el biopelícula muera y se extienda en grandes esteras. Estos sólidos espesados pueden acumularse en el sistema de subdrain, causando estanqueidad y requiriendo limpieza manual. Lavado regular del filtro es fundamental para mantener la capacidad hidráulica.
Ataque químico a los medios de comunicación
Los ácidos inorgánicos o alcalis pueden degradar ciertos medios, por ejemplo, la piedra caliza o la escoria pueden disolverse bajo condiciones ácidas, mientras que el hormigón o el plástico pueden hincharse o se vuelven frágiles bajo un pH extremo. La elección de los medios debe tener en cuenta el entorno químico esperado.
Estrategias operacionales y de mantenimiento
Adaptar el funcionamiento y mantenimiento de un filtro de engatus a la composición de las aguas residuales no es una tarea única, sino que requiere un monitoreo y ajuste continuos.
Análisis y muestreo de rutina
Los parámetros clave para seguir incluyen BOD, COD, sólidos totales suspendidos (TSS), pH, alcalinidad, conductividad, amoníaco y metales pesados seleccionados. El análisis de tendencias ayuda a prever cambios estacionales o secretos industriales. Por ejemplo, un aumento repentino de la concentración de níquel puede indicar una descarga de una operación de encofrado, lo que provoca una llamada telefónica a la instalación y un aumento temporal de recirculación para diluir el choque.
Pre-Treatment and Equalization
Cuando la composición de aguas residuales varía ampliamente, una cuenca de igualación proporciona un alimento estable y amortiguador al filtro de manipulación. Además, los pasos específicos de pretratamiento pueden mitigar problemas comunes: precipitación química para metales pesados, pH neutralización con la gravedad total spent]
Equilibración de nutrientes
La degradación biológica requiere no sólo carbono sino también nitrógeno, fósforo y nutrientes trazantes. Los flujos de desechos industriales pueden ser deficientes en fósforo o micronutrientes. Sin suplementación, el biofilma no puede sostener un crecimiento saludable. Los operadores deben medir el nitrógeno total y el fósforo y asegurar un N:P ratio de aproximadamente 100:5:1[FLTeromonía]
Gestión de flujo y recirculación
Para las aguas residuales de alta resistencia, aumentar la recirculación diluye el pienso y aumenta los niveles de oxígeno disueltos, ayudando a prevenir las condiciones anaeróbicas. Para las aguas residuales de baja resistencia, las tasas de recirculación más bajas conservan la energía de bombeo, pero pueden proporcionar suficiente humedecimiento para prevenir la desicación de biopelícula.
Limpieza y sustitución de medios
Cuando el coagulación se vuelve irreversible a pesar de los ajustes operacionales, el filtro debe tomarse fuera de línea para la limpieza. Los chorros de agua de alta presión, el enfriamiento químico (por ejemplo, con cloro o peróxido de hidrógeno), o el encogimiento manual pueden restaurar el espacio vacío. La frecuencia depende del potencial de escalado y producción de lodos. Los operadores deben mantener registros detallados de ciclos de limpieza y compararlos con datos influentes para predecir necesidades futuras.
Temas avanzados: Remoción de nutrientes y tratamiento terciario
Los filtros de escaneo modernos no se limitan a la eliminación de la DB; pueden diseñarse para la notificación] e incluso parcial denitrificación cuando se utiliza en serie con zonas anoxicas. La composición de aguas residuales juega un papel decisivo en estos procesos.
Necesidades de nitrificación
Las bacterias nitrificantes, como неннинининининининининининининининининининининанининанининанияниянинининияния / нениениениениниенинининининиения y ниниениенининининининиенинининининининанининиениниенинананиениениениениениенинининиенинининининиениниениенинининининининиенининиенин
Carbon Source for Denitrification
Si un filtro de engaño es parte de un proceso de eliminación de nutrientes, el efluente del filtro puede ser reciclado a un tanque anoxic para la denitrificación. Este paso requiere una fuente de carbono fácilmente biodegradable, a menudo metanol o glicerol. Si el agua de desperdicios entrantes ya contiene una alta concentración de DBO degradable, el carbono externo puede no ser necesario.
Conclusión
La composición de las aguas residuales alimentadas a un filtro de engaño es un factor decisivo tanto en su rendimiento de tratamiento como en sus necesidades de mantenimiento.La carga orgánica impulsa el crecimiento microbiano y puede causar la obstrucción si es demasiado alta o inanimada si es demasiado baja.