Desarrollo Sostenible

TECNOLOGIAS

BARROS ACTIVADOS

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1- CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO BIOLOGICO DE BARROS ACTIVADOS

El efluente entra a un reactor aereado donde previamente se ha desarrollado un floc biológico o barro biologico, producido por el contacto con la materia orgánica contenida en el efluente. La materia orgánica, fuente de carbono y energía, es convertida en tejido celular, agua y productos de oxidación (principalmente CO2).

La masa biológica consiste principalmente en microorganismos, materia inerte suspendida y materia no biodegradable suspendida. Los tipos de células varían en función de la composición química del efluente, condiciones ambientales y características específicas de los organismos en la masa biológica.

Después que el licor (barro + efluente) es descargado del reactor aerobico un sedimentador secundario separa por gravedad los sólidos suspendidos (SS) del efluente tratado. Los sólidos biológicos concentrados son reciclados al reactor aerobico para mantener una alta concentración en la población microbiana. Sin embargo, como los microorganismos se producen continuamente debe preverse una forma de eliminar el exceso de sólidos biológicos producidos. Estos sólidos son típicamente retirados del sedimentador secundario, pero una alternativa es eliminarlos del reactor aerobico. en este último caso resultan menos concentrados, lo que se traduce en un mayor volúmen de sólidos a manejar.

La mayoría de los procesos de barros activados son usados para degradar DBO, pero es posible diseñarlos y operarlos para oxidar amonio (nitrificación) y reducir nitratos a nitrógeno. Otros sistemas incluyen remoción de fósforo y denitrificación biológica.

Los diseños de plantas de barros activados son basados en el tiempo que el barro es mantenido en el sistema (tiempo de retención) o en la cantidad de alimento provisto a la bacteria en el reactor aereado (relación F:M).

Sedimentador secundario con ingreso por el centro con retencion de espuma

2- MICROBIOLOGÍA Y BIOQUÍMICA DEL SISTEMA

La constante aereación, agitación y recirculación crean un ambiente ideal para el crecimiento de numerosos microorganismos mientras inhiben el desarrollo de muchos otros. Bacterias, hongos, protozoarios, rotíferas y nematodes se encuentran comunmente en barros activados, si bien pueden no existir todos en un solo sistema. No obstante la presencia de otros microorganismos, las bacterias son consideradas los mayores consumidores de materia orgánica del efluente.

2.1 – Microbiologia

Desde el punto de vista microbiológico las especies predominantes dependen de las caracerísticas del influente, condiciones ambientales, diseño del proceso y modo de operación de la planta. Mientras que la comunidad de microorganismos en barros activados está predominantemente formada por bacterias aeróbicas que requieren compuestos orgánicos para suplir sus requerimientos de carbono y energía (bacterias heterotróficas), hay también una importante población de hongos y protozoarios.

Las bacterias nitrificantes que tienen la capacidad de consumir compuestos inorgánicos para su desarrollo (bacterias autotróficas) están presentes en variadas cantidades dependiendo del modo de operación y de las concentraciones de carbono y nitrógeno.

Rotíferas y nematodes son más frecuentemente encontradas en sistemas con largos períodos de aereacion.

2.2 – Bioquimica

El alcance de las reacciones que ocurren en el proceso de barros activados está determinado por el metabolismo de todos los microorganismos presentes.

El proceso metabólico consiste en las reacciones separadas, aunque simultáneas, de síntesis y respiración. Síntesis es el aprovechamiento de una porción del efluente (alimento) para la producción de nuevas células (protoplasma).

Respiración es la liberación de energía producida a través de la conversión de alimento a compuestos de bajo contenido energético, típicamente CO2, H2O y varias formas oxidadas de nitrógeno. La naturaleza precisa de productos formados depende de algunos parámetros de diseño, incluyendo tiempo de reacción, temperatura y carga.

La síntesis del protoplasma es reversible porque las células pueden también usar su propio protoplasma como sustrato para proveer la energía necesaria para mantenerse vivas. Ésto es conocido como respiración endógena. El mantenimiento de la energía, entonces, existe independientemente de la presencia de sustrato fuera de la célula. Cuando predomina la respiración endógena, el crecimiento de microorganismos no cesa, pero es excedido por la degradación celular provocando un decrecimiento neto en la masa celular microbiana del sistema. El sistema de aereación extendida es un ejemplo de variación de proceso que puede operar con buenos resultados en respiración endógena.

3- EQUIPAMIENTO USADO EN UN PROCESO BÁSICO DE BARROS ACTIVADOS

· Reactor aerobico (simple o múltiple): donde ocurre la reacción.
· Fuente de aereacion (aire comprimido, aereación mecánica u oxígeno puro) para proveer adecuado aporte de oxígeno y mezcla.
· Un sedimentador secundario para separar los sólidos biológicos (barros activados) del efluente tratado.
· Un sistema colector de sólidos biológicos en el sedimentador secundario y de reciclado al reactor aerobico.
· Un medio de remoción de sólidos biológicos del sistema.

Aireacion usando dos aireadores fijos

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4- PROBLEMAS OPERATIVOS

En general, los problemas pueden ser agrupados por condiciones y el operador puede observar en el reactor aerobico y en el sedimentador secundario:

· Problemas en el reactor aerobico (bajo oxigeno disuelto, mezcla inadecuada, turbulencia violenta y “surging”) y problemas de espumas.
· Problemas en el sedimentador secundario que incluyen defloculación, grumos, clumping, ashing, resing y straggler floc.

Los dos mayores problemas problemas comunmente encontrados en las plantas de barros activados son formación de espuma y grumos filamentoso.

4.1 – Resolucion de problemas de formación de espuma

OBSERVACIONES	POSIBLE CAUSA	CHEQUEOS NECESARIOS	ACCION CORRECTIVA
Espuma densa, blanca en la superficie del reactor aerobico	Pérdida de biomasa, no intecional, del sedimentador secundario, causante de la reducción de MLSS y sobrecarga en el reactor aerobico.	Chequear extracción (lavado) de sólidos. Chequear si existe clumping o rising (denitrificación)	Manejar la aereación de modo de evitar condiciones anaeróbicas en el sedimentador secundario.
	Inapropiado influente o distribución de recirculacion barros causando sobrecarga y, a causa de esto, espuma.en reactores aerobico.	Chequear y monitorear influente y retornos a cada reactor aerobico	Modificar la distribución para facilitar la ecualización del influente y los retornos al reactor aerobico. Los valores de MLSS , concentración de recirculacion barros y oxigeno disuelto entre las ambas etapas del reactor deberían ser razonablemente consistentes.
Espuma densa, blanca en la superficie del reactor aerobico (continuacion)..	Barro joven en un sobrecargado reactor aerobico (bajo MLSS). Generalmente esto ocurre durante el arranque y es sólo temporario. En estas condiciones no debe considerarse una situacion de alarma.	Chequear DBO de carga y MLVSS en reactor aerobico. Incluir cualquier DBO de cualquier corriente de reciclo, como sobrenadantes de sedimentador secundario o filtrados. Calcular F/M para determinar MLVSS.	Después de calcular F/M y MLVSS, se puede encontrar que F/M es alta y la MLVSS es baja. En este caso no se debe extraer barros del proceso por unos pocos días. Si la extracción ya ha comenzado mantener la tasa de extracción al mínimo.
		Chequear sólidos extraídos del efluente del sedimentador secundario. El efluente aparecerá oscuro.	Mantener suficiente tasa de retornos para minimizar la extracción de sólidos, especialmente en los períodos de caudal pico.
		Chequear nivel de oxigeno disuelto en reactor aerobico.	Tratar de mantener oxigeno disuelto entre 2 y 3 mg/l. Asegurar mezcla adecuada.
		Considerar siembra con barros activados provenientes de otra planta.	Sembrar proceso con buen barro activado proveniente de una planta bien operada.
Espuma densa, blanca en la superficie del reactor aerobico (continuacion).	Excesiva extracción de barros del proceso causante de sobrecarga en el reactor aerobico (bajo MLSS)	Chequear y monitorear para dectectar: -Decrecimiento de MLVSS -Decrecimiento SRT -Crecimiento F/M -Decrecimiento aereación (oxigeno disuelto) -Crecimiento tasa de desperdicio	Reducir tasa de desperdicio (extracción) pero no más del 10% / día hasta que el proceso alcance el normal control de parámetros. Aumentar la tasa de retorno para minimizar los sólidos extraídos del sedimentador secundario. Mantener la capa de barro de 0,3 a 0,9m.
	Condiciones desfavorables tales como altos niveles de tóxicos (metales o bactericidas), deficiencia de nutrientes, alto o bajo pH, insuficiente oxigeno disuelto, baja temperatura del efluente o serias variaciones de temperatura que resultan en	Chequear tasa de respiración. Si es extremadamente baja chequear tóxicos. Chequear el licor al microscopio. Tomar muestras del licor y testear metales, bactericidas y temperatura.	Si hubo efluente tóxico reestablecer un nuevo barro activado.Si es posible eliminar los barros tóxicos sin reciclarlos. Obtener, si es posible, barros de otra planta para sembrar. Optimizar el vuelco interno de fábrica.
	reducción de MLSS.	Chequear y monitorear el influente por significativas variaciones de temperatura.	Optimizar el vuelco interno de la fábrica.
Espuma marrón oscuro brillante en la superficie del reactor aerobico.	Baja carga en el reactor aerobico (bajo F/M)	Chequear y monitorear tendencia de: -Creciente MLVSS -Creciente SRT -Decreciente F/M -Decreciente oxigeno disuelto para el mismo nivel de aereación -Decreciente tasa de desechos - Crecientes temperaturas.	Aumentar la tasa de desechos pero no más que 10% / día hasta que el proceso alcance valores normales en los parámetros y una pequeña cantidad de espuma color café claro aparece en la superficie del reactor aerobico.
		Chequear y monitorear influente y retornos al reactor aerobico.	Ecualizar influente y retornos a reactor aerobico.
Espuma marrón oscuro, casi negra, en la superficie del reactor aerobico.	Condiciones anaeróbicas en el reactor aerobico	Chequear oxigeno disuelto	Aumentar aereación para mantener 2-3 mg/l oxigeno disuelto.
Licor mezclado marrón oscuro casi negro		Chequear equipos de aereación	Reparar filtraciones o chequear sistema de aireacion
Floculos finamente dispersos (tamaño de la cabeza de un alfiler) a lo largo del equipo con grumos en la superficie y descargando en los vertederos. Barros densos en el fondo con finas particulas suspendidas	Muy baja carga en el reactor aerobico (MLSS alta por barros envejecidos)	Chequear y monitorear la tendencia de: -Creciente MLVSS -Creciente SRT -Decreciente F/M - Mismos niveles de oxigeno disuelto cuando la aereación es creciente -Decreciente tasa de desecho -Decreciente carga organica (DBO y DQO en la salida del primario)	Aumentar la tasa de desechos pero no más que 10% por día hasta que el proceso alcance valores normales en los parametros
		Chequear espuma	Disminuir espuma.
		en reactor aerobico.	Ajustar relacion retorno de barros
	Excesiva cantidad de grasa en licor	Chequear presencia de aceites o grasas en carga	Optimizar el vuelco de fábrica
	mixto	Chequear sistema colector de espuma primario y grasa en MLSS	Mejorar la captura primaria de espuma si grasa es mayor a 15 %(p) en MLSS.
Espuma grasosa café oscuro en la parte superior del sedimentador secundario.	Organismos filamentosos	Chequear resultados del examen al microscopio del licor mezclado.	Controlar grasas entrantres y recicladas, SRT menores a 2-9 días y remoción física de la espuma del reactor aerobico y del sedimentador secundario. No reciclar la espuma removida a través de la planta.
Olores desagradables en el reactor aerobico		Chequear MLSS	Si es muy alto el valor, ajustar MLSS a la apropiada F/M.
Pequeña cantidad de espuma color café claro.	No representa problema. Tipicamente es un signo de un proceso bien operado que está produciendo un buen efluente.

4.2 – Resolucion de problemas de formación de grumos

OBSERVACIONES	POSIBLE CAUSA	CHEQUEOS NECESARIOS	ACCION CORRECTIVA
Cúmulos de barros subiendo y extendiéndose a través del sedimentador secundario	Presencia de tóxicos	Chequear tasa de respiración del licor	Optimizar el vuelco de fábrica. La cloración no es efectiva para corregir la formacion de grumos.
El licor mezclado sedimenta lentamente y compacta pobremente pero el sobrenadante es bastante claro. El exámen por microscopio muestra pocos o ningún organismo filamentoso. Repentinamente aumenta en SVI, repentinamente disminuye en SDI.	Alta relacion F / M	Chequear y monitorear la tendencia de: - MLVSS cambiante - SRT cambiante - F/M cambiante - Niveles de oxigeno disuelto cambiantes - DBO del influente cambiante	Activar, si es posible, la estabilización. Disminuir desechos. Disminuir tasa de retorno. Usar, si es posible, coagulantes.
El licor mezclado sedimenta lentamente y compacta pobremente pero el sobrenadante es bastante claro. El exámen por microscopio muestra numerosos filamentos presentes. Se debe tratar de identificar los filamentos involucrados (bacterias u hongos)	Deficiencia de nutrientes. Nota: ClONa, H2O2 y adición de polímero no controlan satisfactoriamente la sedimentación debido a la viscosidad de los barros activados causada por la deficiencia de nutrientes.	Chequear niveles de nutrientes disponibles en el influente y en el efluente	Clorar recirculacion barros de 1 a 10 lb/d/1000lb MLVSS, arrancando bajo y trabajando alto. Monitorear sedimentabilidad (debería mejorar en 1-3 días). Monitorear turbidez (si el efluente clarificado se vuelve turbio reducir la dosis). Observar los filamentos con el microscopio durante todo el proceso (detener la cloración cuando sólo quedan vainas vacías). Si los niveles de nutrientes son menores que el promedio o no son facilmente metabolizados, ejecutar pruebas de campo para encontrar las dosis adecuadas.
	Bajo oxigeno disuelto en reactor aerobico.	Chequear oxigeno disuelto en varios puntos a través de los reactores.	Clorar recirculacion barros de 1 a 10 lb/d/1000lb MLVSS, arrancando bajo y trabajando alto. Monitorear sedimentabilidad y turbidez Observar los filamentos, con el microscopio. Adicionar coagulante, si es posible, para aliviar los síntomas mientras los problemas son corregidos..
	Alto F/M	Chequear y monitorear la tendencia de: -MLVSS cambiante -SRT cambiante - F/M cambiante - Niveles de oxigeno disuelto cambiantes - DBO del influente cambiante	Activar, si es posible, la estabilización
	Amplias fluctuaciones en el pH del efluente crudo o pH en el reactor aerobico menor que 6.5	Chequear y monitorear pH del influente. Chequear si hay hongos.	Si el pH es menor que 6.5, identificar, dentro de la industria, la fuente y detenerla o neutralizarla. Si ello no es posible corregir el pH, alcanilizando el influente al reactor aerobico
		Chequear si se produce nitrificación debido a alta temperatura del influente o a la baja relacion F/M	Clorar recirculacion barros de 1 a 10 lb/d/1000lb MLVSS, arrancando bajo y trabajando alto. Monitorear sedimentabilidad y turbidez ). Observar los filamentos, con el microscopio. Adicionar coagulante, si es posible, para aliviar los síntomas mientras los problemas son corregidos..
	Grandes cantidades de bacterias filamentosas en el influente	Chequear filamentos en el influente.	Clorar el influente
	Insuficiente gradiente de DBO5 soluble	Chequear DBO5 soluble a través del reactor aerobico.	Aumentar F/M.

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Presencia de filamentosos en el barro

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