Ventajas y desventajas del tratamiento de aguas residuales MBBR

Un reactor de biopelícula de lecho móvil es un proceso biológico de tratamiento de aguas residuales, lo que significa que es un proceso natural que utiliza la biopelícula para eliminar los residuos de las aguas residuales. Los microorganismos adheridos al medio Cómo seleccionar el medio MBBR adecuado en el agua consumen los residuos no deseados, dejando el agua más limpia.

Esta tecnología surgió a finales de la década de 1980 en Noruega y desde entonces se ha convertido en un medio popular de tratamiento de aguas residuales debido a algunas ventajas significativas que ofrece. Este proceso proporciona un medio seguro y sostenible desde el punto de vista medioambiental para eliminar sustancias orgánicas, medidas en términos de demanda bioquímica de oxígeno (DBO), así como para lograr la nitrificación y desnitrificación.

El MBBR puede funcionar como proceso independiente, pero a menudo forma parte de un régimen más completo de tratamiento de aguas residuales. No suele ser el primer ni el último método de tratamiento de las aguas residuales, pero desempeña una función vital como parte de un método de depuración en varias etapas. Esta es la razón por la que muchos diagramas de flujo de procesos MBBR que encontrará incluyen otros pasos, como la eliminación de arena o la desinfección, además del tanque de aireación MBBR.

En el tratamiento de aguas residuales MBBR, se llena un reactor, o cubeta, con agua y miles de pequeñas piezas de plástico, conocidas como soportes o medios. Estos medios parecen ruedas hexagonales y están especialmente diseñados para proporcionar la superficie perfecta para que prosperen los microorganismos que consumen los residuos. Estas piezas forman una biopelícula que proporciona la solución para eliminar los residuos en el agua.

El material plástico del que están hechos estos soportes tiene una densidad similar a la del agua, lo que permite que el medio se suspenda uniformemente en el agua. Además, en la parte inferior del reactor, una rejilla de aireación hace que los medios permanezcan activos a lo largo de las aguas residuales para que puedan entrar en contacto con todos los residuos del agua. A medida que estas piezas fluyen por las aguas residuales, los microorganismos que viven en los soportes consumen los residuos del agua. Un tamiz impide que el medio se escape por la salida del depósito.

Un sistema MBBR de tratamiento de aguas residuales presenta varias ventajas clave. Estas ventajas hacen que un proceso de reactor de biopelícula sea la mejor opción para algunas instalaciones frente a procesos tradicionales como el biorreactor de membrana o los fangos activados. Considerar los pros y los contras del tratamiento de aguas residuales MBBR puede ayudar a las empresas a determinar si esta opción es la más adecuada para sus instalaciones.

1. La solución perfecta de aguas residuales para espacios reducidos

Una gran ventaja de los MBBR es que este proceso no requiere mucho espacio físico. De hecho, el MBBR es conocido por su reducido tamaño en comparación con otros métodos biológicos de tratamiento del agua. El mismo volumen de flujo de aguas residuales puede ser tratado por un tanque MBBR de una fracción del tamaño de un tanque utilizado para un filtro percolador o un proceso de lodos activados.

El reducido tamaño del proceso MBBR es una gran ventaja para las instalaciones industriales con limitaciones de espacio. Cuando los sistemas de tratamiento de aguas residuales ocupan una cantidad significativa de espacio, eso podría significar menos espacio para otra maquinaria y sistemas que son vitales para sus operaciones. Un tanque de aireación MBBR puede liberar espacio en sus instalaciones a la vez que proporciona el mismo tratamiento eficaz que los procesos biológicos, que exigen tres veces más espacio.

Si una instalación necesita ampliar los sistemas de los que ya dispone para tratar un mayor volumen de aguas residuales, los tanques MBBR son una excelente opción a tener en cuenta, ya que pueden añadirse fácilmente al sistema existente sin ocupar mucho espacio. Los tanques existentes también se pueden adaptar para su uso como tanque de aireación MBBR.

2. Fácil de usar para operadores de planta inexpertos

Otra de las ventajas de los reactores de biopelícula es que son fáciles de manejar. La ciencia que hay detrás de este proceso puede ser algo compleja, pero el proceso en sí es sencillo.

Las empresas que producen aguas residuales necesitan determinar varios factores para calcular el diseño más eficaz para su sistema MBBR. Estos factores incluyen la tasa de carga superficial (SALR) junto con el caudal de aguas residuales y la concentración de nitratos, amoníaco o DBO. Estos factores pueden ayudar a determinar la superficie de soporte y el volumen del tanque necesarios para el éxito de un proceso MBBR. Los cálculos difieren en función de si el objetivo es la eliminación de la DBO en una o dos etapas, la nitrificación en una etapa, la eliminación de la DBO y la nitrificación en dos etapas, la desnitrificación post-anóxica o la desnitrificación pre-anóxica.

Una vez determinado el diseño correcto, el funcionamiento del sistema es bastante sencillo. Como el sistema es flexible y puede responder fácilmente a los cambios por sí solo, el operario rara vez tiene que hacer ajustes. La naturaleza sigue su curso y el sistema produce automáticamente un efluente con residuos contaminantes reducidos o erradicados.

Otra de las ventajas de los MBBR que pueden hacer de ellos una opción preferible para muchas instalaciones industriales es que requieren poco mantenimiento. Mientras que otros sistemas tienden a requerir acciones de mantenimiento para mantener el sistema operativo, los sistemas MBBR tienden a funcionar de forma eficiente y eficaz por sí solos con poca intervención.

Por ejemplo, cuando el sistema permanece en funcionamiento continuo, no hay necesidad de flujos de lodo de retorno ni de retrolavado. Como la rejilla de aireación mantiene el medio en movimiento en el depósito, los atascos no son un problema. Dado que el sistema se modera automáticamente para proporcionar la cantidad óptima de biopelícula productiva, los operarios no necesitan tomar ninguna medida para mantener la proporción correcta de alimentos y microorganismos (F/M).

El mantenimiento que suele requerir un sistema MBBR consiste en la supervisión y el funcionamiento de bombas y soplantes, así como en la realización de tareas rutinarias de mantenimiento en los sistemas de cribado, clarificación, ecualización del afluente, control integrado y manipulación de lodos.

3. Resistente a las cargas de choque

Otra ventaja que ofrecen los sistemas MBBR es que son flexibles y pueden ajustarse a cargas variables. Esto significa que pueden resistir eficazmente las cargas de choque. Dado que los sistemas MBBR aprovechan las ventajas de los procesos biológicos tanto de película fija como de crecimiento en suspensión, el proceso MBBR puede manejar cargas orgánicas elevadas sin que se deshaga por una carga de choque u otro cambio drástico, como un pico temporal en los niveles de pH.

Un estudio de 2014 de Nakhli et al. puso a prueba las capacidades y limitaciones de un reactor de biopelícula aeróbico de lecho móvil y descubrió que el reactor resistía eficazmente las cargas de choque -manteniéndose muy estable frente a cargas de choque orgánicas, hidráulicas y salinas- y se recuperaba de estas cargas de choque con relativa rapidez. Este resultado confirmó las conclusiones de estudios anteriores, que también demostraban la capacidad única de los sistemas MBBR para resistir las cargas de choque.

Los investigadores sugieren que puede ser la alta concentración de biomasa del sistema, que contiene consorcios microbianos activos aclimatados gradualmente, junto con la gran cantidad de superficie presente entre los numerosos portadores del reactor, lo que permite a los sistemas MBBR manejar la carga de choque con tanta eficacia.

4. Funciona rápidamente con un bajo tiempo de retención hidráulica

El tiempo de retención hidráulica (TRH) es la medida del tiempo que tarda un sistema de tratamiento de aguas en tratar eficazmente el afluente. Para algunos sistemas, esto puede ser mucho tiempo, lo que significa que el proceso avanza lentamente. Cuanto más lento sea el proceso, menos aguas residuales podrán tratarse en un tiempo determinado.

Cuando se trata de sistemas MBBR, su diseño los equipa para trabajar rápidamente, consiguiendo un HRT relativamente bajo. En la mayoría de los casos, el TRH de los sistemas MBBR es de unas pocas horas o menos. Los medios en constante movimiento y la alta concentración de biopelícula hacen posible este bajo TRH.

Dado que los sistemas MBBR funcionan tan rápidamente, una planta puede procesar más aguas residuales durante un día utilizando un sistema MBBR de lo que podría procesar otro tipo de sistema con la misma capacidad. Retomando el punto sobre el menor tamaño de un MBBR, esto significa que un sistema más pequeño puede tratar más agua en un plazo más rápido que los sistemas equivalentes. Esto hace que los sistemas MBBR sean una opción excepcionalmente eficaz.

Como toda solución posible, el MBBR también presenta algunos inconvenientes. Las desventajas de un sistema MBBR incluyen:

• Control manual: Una desventaja que se aplica a los sistemas MBBR también se aplica a los procesos biológicos de tratamiento de aguas en general. Mientras que otros tipos de tratamiento del agua pueden utilizar sensores para realizar un seguimiento del progreso del sistema, con un sistema biológico Simulación biológica como un tanque MBBR, un operador debe tomar muestras periódicamente y analizarlas para asegurarse de que las bacterias de los portadores siguen prosperando.
• Expertos cualificados: Esto supone otra desventaja de los sistemas biológicos: los operadores deben ser expertos cualificados en el campo del tratamiento biológico del agua. Esto es necesario para que puedan analizar adecuadamente los medios de comunicación para asegurarse de que todavía está haciendo su trabajo de descomposición de los residuos en el tanque. Por supuesto, como hemos visto, el funcionamiento del propio depósito es una tarea sencilla y casi sin intervención.
• Insectos: Otra de las desventajas de trabajar con biopelículas es que algunos insectos, como las moscas de las cloacas, los mosquitos y los gusanos rojos, se sentirán atraídos por ellas. Esto puede significar que pierda parte de la biopelícula de los soportes debido a los insectos que la consumen, comprometiendo así la eficacia del sistema. Las plantas de tratamiento pueden protegerse contra este problema utilizando tanques diseñados para mantener alejados a estos insectos.
• Escapes de los portadores: Incluso sin la presencia de insectos, algunos usuarios se han quejado de que los portadores pueden salirse del sistema con el tiempo, a pesar de los coladores colocados para mantenerlos dentro. Esto también puede atribuirse a un posible fallo de diseño del propio depósito. Con un sistema correctamente diseñado, hay muchas más ventajas que desventajas en el uso de un sistema MBBR.

Cualquier industria que deba tratar o reciclar las aguas residuales que produce puede beneficiarse de un sistema MBBR. Echemos un vistazo a varias industrias que pueden utilizar un MBBR para tratar eficazmente las aguas residuales que producen:

• Industria textil: La industria textil produce aguas residuales que contienen colorantes, espesantes, agentes humectantes y otros contaminantes que deben eliminarse antes de poder reutilizar el agua. Normalmente, el mejor método para las fábricas textiles es empezar con un pretratamiento químico, como el proceso de oxidación avanzada, y pasar después a una fase de tratamiento biológico. La investigación ha demostrado que los MBBR son una opción eficaz para el tratamiento biológico de las aguas residuales textiles.
• Fabricación de productos químicos: Los fabricantes que producen pesticidas, plásticos u otros productos químicos deben tratar sus aguas residuales antes de reutilizarlas o eliminarlas, ya que contienen compuestos orgánicos nocivos. Los MBBR pueden proporcionar un medio eficaz para reducir la DBO del afluente lo suficiente como para que el agua se considere segura.
• Industria alimentaria y de bebidas: La industria alimentaria y de bebidas produce una gran cantidad de aguas residuales procedentes de diversos procesos, como el lavado de ingredientes, por ejemplo. Las aguas residuales que producen los fabricantes de alimentos y bebidas no suelen ser tóxicas, pero tienen altas concentraciones de sólidos en suspensión y DBO. El MBBR es una opción eficaz para eliminar la materia orgánica y reducir los niveles de DBO.
• Depuradoras municipales: Para algunas industrias, el tratamiento de aguas residuales no es sólo una pequeña parte de lo que hacen: es su función principal. Es el caso de las depuradoras municipales que tratan con aguas que contienen grandes cantidades de materia orgánica que debe eliminarse antes de que el agua pueda volver a entrar en el sistema. Los sistemas MBBR pueden desempeñar un valioso papel en un sistema integral de tratamiento de aguas residuales en depuradoras.

Un sistema MBBR bien diseñado puede ahorrar a una empresa espacio, dinero y tiempo, a la vez que proporciona unas capacidades de tratamiento del agua excepcionalmente eficaces. Con los servicios de diseño de procesos MBBR de SSI Aeration, Inc., las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden llegar a soluciones que mejoren sus sistemas actuales y aumenten su eficiencia global.

Para obtener lo mejor que la tecnología MBBR puede ofrecer, considere el EEVolved MBBR de SSI Aeration, Inc. En el diseño del MBBR EEVolved se han empleado conocimientos avanzados de hidrodinámica, biopelícula e integración de la aireación. Este sistema puede personalizarse para adaptarse a las necesidades de cualquier instalación de tratamiento de aguas residuales. El coste de este sistema de vanguardia depende de factores como el alcance y las especificaciones del proyecto de su empresa.