Un contactor biológico rotatorio o RBC es un proceso de tratamiento biológico de película fija utilizado en el tratamiento secundario de aguas residuales después del tratamiento primario . [1] [2] [3] [4] [5] El proceso de tratamiento primario implica la eliminación de arena y material grueso suspendido a través de un proceso de cribado, seguido de la sedimentación de sólidos suspendidos. El proceso RBC permite que las aguas residuales entren en contacto con una película biológica para eliminar contaminantes en las aguas residuales antes de la descarga de las aguas residuales tratadas al medio ambiente , generalmente un cuerpo de agua (río, lago u océano). Un contactor biológico rotatorio es un tipo de proceso de tratamiento secundario (biológico). Consiste en una serie de discos paralelos espaciados estrechamente montados en un eje giratorio que se apoya justo por encima de la superficie de las aguas residuales. Los microorganismos crecen en la superficie de los discos donde tiene lugar la degradación biológica de los contaminantes de las aguas residuales.
Los contactores biológicos rotatorios (RBC) son capaces de soportar picos de carga orgánica. Para tener éxito, los microorganismos necesitan tanto oxígeno para vivir como alimento para crecer. El oxígeno se obtiene de la atmósfera a medida que los discos giran. A medida que los microorganismos crecen, se acumulan en el medio hasta que se desprenden debido a las fuerzas de corte proporcionadas por los discos giratorios en las aguas residuales. El efluente del RBC pasa luego a través de un clarificador donde los sólidos biológicos desprendidos en suspensión se sedimentan como lodo. [6]
Los paquetes rotatorios de discos (conocidos como medios) están contenidos en un tanque o canal y giran entre 2 y 5 revoluciones por minuto. Los plásticos comúnmente utilizados para los medios son polietileno , PVC y poliestireno expandido . El eje está alineado con el flujo de aguas residuales de modo que los discos giran en ángulos rectos con el flujo, con varios paquetes generalmente combinados para formar un tren de tratamiento. Aproximadamente el 40% del área del disco está sumergida en las aguas residuales. [8] : Ch 2
El crecimiento biológico se adhiere a la superficie del disco y forma una capa de limo. Los discos ponen en contacto las aguas residuales con el aire atmosférico para su oxidación a medida que giran. La rotación ayuda a desprender el exceso de sólidos. El sistema de discos se puede colocar en serie para obtener casi cualquier tiempo de detención o grado de eliminación requerido. Dado que los sistemas están en etapas, el cultivo de las etapas posteriores se puede aclimatar a los materiales que se degradan lentamente. [8] : Cap. 2
Los discos están formados por láminas de plástico de entre 2 y 4 m de diámetro y hasta 10 mm de espesor. Se pueden disponer varios módulos en paralelo o en serie para satisfacer los requisitos de caudal y tratamiento. Los discos se sumergen en aguas residuales hasta aproximadamente el 40% de su diámetro. De este modo, aproximadamente el 95% de la superficie se sumerge alternativamente en aguas residuales y luego se expone a la atmósfera por encima del líquido. El sustrato carbonoso se elimina en la etapa inicial del RBC. La conversión de carbono se puede completar en la primera etapa de una serie de módulos, y la nitrificación se completa después de la quinta etapa. La mayoría de los diseños de sistemas RBC incluirán un mínimo de 4 o 5 módulos en serie para obtener la nitrificación de las aguas residuales. A medida que la biomasa de la biopelícula cambia de metabolizar carbono a nitrificarse, se puede ver un cambio de color visual de gris/beige a marrón, que se ilustra en la foto adyacente.
Las biopelículas , que son crecimientos biológicos que se adhieren a los discos, asimilan los materiales orgánicos (medidos como DBO5) en las aguas residuales. La aireación se proporciona mediante la acción rotatoria, que expone los medios al aire después de entrar en contacto con las aguas residuales, lo que facilita la degradación de los contaminantes que se eliminan. El grado de tratamiento de las aguas residuales está relacionado con la cantidad de superficie del medio y la calidad y el volumen de las aguas residuales entrantes.
Los RBC logran regularmente los siguientes parámetros de efluente para aguas residuales tratadas: DBO5: 20 mg/L, sólidos suspendidos: 30 mg/L y nitrógeno amoniacal: 20 mg/L. Consumen muy poca energía y hacen poco ruido debido a la rotación lenta del rotor (2-5 RPM). En general, se consideran sistemas muy robustos y de bajo mantenimiento. Se pueden lograr mejores parámetros de efluente de descarga agregando un filtro de pulido terciario después del RBC para reducir la DBO5, los sólidos suspendidos y el nitrógeno amoniacal. Un paso adicional de UV o cloración puede lograr parámetros de efluente que hagan que el agua sea adecuada para riego o descarga de inodoros.
Los clarificadores secundarios que se instalan después de los filtros de sedimentación son idénticos en diseño a los tanques de humus convencionales, que se utilizan después de los filtros percoladores . Los lodos se eliminan generalmente a diario o se bombean automáticamente al tanque de sedimentación primario para su co-sedimentación. La eliminación regular de lodos reduce el riesgo de que se desarrollen condiciones anaeróbicas dentro de los lodos, con la consiguiente flotación de los lodos debido a la liberación de gases. [ cita requerida ]
El primer RBC se instaló en Alemania Occidental en 1959, luego se introdujo en los Estados Unidos y Canadá. [8] : Cap. 2: Historia En los Estados Unidos, los contactores biológicos rotativos se utilizan para industrias que producen aguas residuales con alta demanda bioquímica de oxígeno (DBO) (por ejemplo, la industria petrolera y la industria láctea). En el Reino Unido, los primeros RBC de GRP, fabricados por KEE Process Ltd. originalmente conocida como KLARGESTER, datan de 1955.
Un RBC correctamente diseñado produjo un efluente final de muy alta calidad. Sin embargo, tanto la carga orgánica como la hidráulica tuvieron que abordarse en la fase de diseño.
En la década de 1980 surgieron problemas en los EE.UU. que llevaron a la Agencia Ambiental a encargar una serie de informes.
Estos informes identificaron una serie de problemas y criticaron el proceso de RBC. Un autor sugirió que, dado que los fabricantes estaban al tanto del problema, los problemas se resolverían y sugirió que los ingenieros de diseño deberían especificar una vida útil prolongada. [ cita requerida ]
Severn Trent Water Ltd, una gran empresa de agua del Reino Unido con sede en Midlands, empleó RBC como el proceso preferido para sus pequeñas obras que suman más de 700 sitios. En consecuencia, la larga vida útil era esencial para el cumplimiento.
Este problema fue resuelto con éxito por Eric Findlay C Eng cuando trabajaba para Severn Trent Water Ltd en el Reino Unido después de un período de fallas en varias plantas. Como resultado, el problema de las fallas de corta duración se entendió completamente a principios de los años 90, cuando se identificaron el proceso correcto y los problemas hidráulicos para producir un efluente nitrificado de alta calidad.
Existen otros artículos que abordan el tema de los cilindros de bolas. Findlay también desarrolló un sistema para reparar cilindros de bolas defectuosos que permite extender la vida útil del eje y del bastidor hasta 30 años basándose en el bastidor diseñado por Cranfield. Cuando se requiere capacidad adicional, se utilizan bastidores intermedios. [9] [10]
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