¿Qué es el tratamiento de aguas residuales MBBR y cómo funciona?

Cualquier empresa que produzca y posteriormente deba tratar aguas residuales puede beneficiarse de un proceso de reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR) . Un reactor de biopelícula de lecho móvil se define como un proceso biológico para el tratamiento de aguas residuales, con algunas características únicas que lo convierten en una alternativa beneficiosa a métodos tradicionales como los fangos activados o el filtro percolador. El MBBR es excepcional en factores como la comodidad, la eficacia y la flexibilidad.

Este artículo examinará de cerca el proceso MBBR, explicando cómo funciona, cómo se compara con otras técnicas y cómo lo aplican diversas industrias.

Antes de explicar los entresijos de los MBBR, es útil comprender la categoría general en la que se encuadra este tipo de tratamiento de aguas residuales. El MBBR es un proceso biológico, no químico ni mecánico. He aquí un desglose técnico de lo que caracteriza a un proceso biológico.

Los procesos biológicos de tratamiento del agua utilizan pequeños organismos, como bacterias o nematodos, para ayudar a descomponer los residuos. Hay que tener en cuenta toda la materia orgánica presente en las aguas residuales. Los procesos biológicos aprovechan los procesos celulares naturales para descomponer estos residuos.

La introducción de microorganismos específicos en las aguas residuales permite que la naturaleza siga su curso, ya que estos microorganismos descomponen y consumen los residuos con los que entran en contacto. En el caso de materiales de desecho complejos en el agua, los microorganismos pueden convertirlos en sustancias más simples, que luego pueden filtrarse mediante un tratamiento posterior.

En muchos casos, el tratamiento biológico de las aguas residuales es la etapa siguiente a un proceso de tratamiento primario para eliminar determinados materiales. Tras un proceso biológico también pueden entrar en juego otros procesos. Tanto si se utilizan de forma independiente como si forman parte de un proceso más completo de tratamiento del agua, los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales son eficaces, ecológicos y económicos.

¿Qué es el tratamiento de aguas residuales MBBR?

Una vez cubiertos los aspectos básicos del tratamiento biológico de aguas residuales, es hora de centrarnos en un método de tratamiento biológico específico: el reactor de biopelícula de lecho móvil.

Los investigadores noruegos desarrollaron la tecnología MBBR a finales de los años ochenta y principios de los noventa. El objetivo del MBBR era compensar algunos de los problemas que caracterizan a otros métodos biológicos de tratamiento de aguas residuales, y lo hizo con eficacia. Los MBBR combinan muchos de los puntos fuertes de los procesos biológicos, concretamente el proceso de fangos anactivados y el medio de biopelícula Cómo seleccionar el medio MBBR adecuado , al tiempo que eliminan o minimizan las deficiencias que suelen presentar los procesos biológicos para el tratamiento de aguas residuales.

Debido a las muchas ventajas que ofrece, el MBBR se ha convertido en un modo popular de tratamiento biológico de aguas residuales. El MBBR utiliza soportes de plástico recubiertos de biopelícula para descomponer los residuos. Además de ser un medio eficaz para eliminar sustancias orgánicas, el MBBR es también un método innovador para la nitrificación y desnitrificación.

Como ocurre con otros procesos de tratamiento biológico, el MBBR suele formar parte de un sistema de varios pasos para el tratamiento de aguas residuales, con otros procesos centrados en distintos aspectos de la depuración. Por este motivo, el diagrama de flujo de un proceso MBBR suele incluir otras etapas, como la desarenación y la desinfección. Las plantas individuales pueden personalizar el propio proceso MBBR y su régimen general de tratamiento de aguas residuales para abordar adecuadamente sus necesidades de depuración.

He aquí un desglose más detallado de cómo funciona el proceso MBBR. Una forma útil de entender este proceso es considerar los diferentes componentes del diseño de los MBBR que trabajan juntos para hacer posible esta técnica.

• Balsa: El proceso MBBR tiene lugar en una balsa, también conocida como reactor o tanque de aireación. El tamaño de este receptáculo depende de las necesidades de filtración de una planta en particular. El afluente entra en esta balsa para su tratamiento, y puede entrar en una segunda balsa para su posterior procesamiento MBBR o para otro tipo de proceso de tratamiento del agua. Los tanques de aireación MBBR están abiertos en la parte superior, exponiendo el agua al aire libre, lo que hace que se trate de un proceso aeróbico de filtración.
• Medios: La cubeta está llena de miles de pequeños fragmentos de plástico, llamados medios o soportes. Estos medios pueden ocupar hasta el 50 o 70% del tanque. Su diseño maximiza la superficie que ofrecen para que la biopelícula crezca en ellas. Muchos portadores se asemejan a la pasta rotelle, o en forma de rueda. Imitan la densidad del agua, lo que les permite mezclarse en todo el fluido, en lugar de flotar o hundirse.
• Rejilla de aireación: Otra cosa que ayuda a que el medio se mueva eficazmente por todo el tanque es una rejilla de aireación. Este dispositivo es esencialmente un ventilador situado en el fondo del tanque del reactor. La rejilla de aireación ayuda a mantener los portadores en movimiento para que puedan entrar en contacto con todos los residuos presentes y descomponerlos eficazmente, e introduce más oxígeno en el tanque.
• Tamiz: Al imaginar el sistema MBBR descrito hasta ahora, uno podría preguntarse cómo permanecen los medios en el tanque, en lugar de escapar por la salida. Eso sería un problema si no fuera por un tamiz unido al tanque. El material de malla permite el paso del agua, pero mantiene los portadores de plástico dentro de la cubeta.

Una vez conocidos los componentes que hacen posible el MBBR, es fácil entender cómo funciona este proceso. Los microorganismos adheridos a los medios del depósito consumen los residuos del agua, dejándola más limpia y segura para su reutilización o eliminación. El tipo de microorganismos que se introduzcan en el tanque dependerá del tipo de residuos que haya que eliminar.

Como se ha mencionado anteriormente, el MBBR no sólo funciona para consumir residuos generales. También interviene en la nitrificación y la desnitrificación. La nitrificación es el proceso por el que el amonio se convierte en nitrato, y la desnitrificación se produce cuando el oxígeno se metaboliza y el nitrato se convierte en nitrógeno gaseoso. Dado que ambos son procesos biológicos, el MBBR es una forma excelente de facilitarlos.

Una vez más, los objetivos del proceso MBBR dictarán los tipos de microorganismos introducidos. En el caso de la desnitrificación, por ejemplo, es mejor utilizar desnitrificantes como Pseudomonas, Paracoccus o Alcaligenes.

En cualquier caso que requiera un proceso biológico para mejorar la calidad de las aguas residuales, el MBBR es un método valioso a tener en cuenta.

Utilizar reactores de biopelícula de lecho móvil en lugar de otros procesos tradicionales de tratamiento de aguas residuales puede ser un paso estratégico para muchas industrias, ya que los MBBR presentan una serie de cualidades excepcionales.

• Compacto: El MBBR es una opción excelente para instalaciones con limitaciones de espacio, ya que suele ocupar mucho menos que otros sistemas. Un tanque de aireación MBBR puede tratar eficazmente la misma cantidad de agua que un tanque mucho más grande utilizado para un proceso más tradicional. Principalmente, ofrece este beneficio debido a la superficie maximizada que los medios proporcionan para el crecimiento de biopelículas.
• Sencillo: Otra ventaja práctica de los MBBR es que se trata de un proceso relativamente sencillo. El MBBR permite que la naturaleza siga su curso, lo que minimiza el papel del operador. Cabe señalar que los operarios deben conocer bien el proceso para poder garantizar que todo funciona correctamente a nivel molecular. Sin embargo, el proceso en sí no requiere muchos pasos.
• Bajo mantenimiento: El MBBR también es conocido por ser un proceso de bajo mantenimiento. Las tareas de mantenimiento como el lavado a contracorriente que un operador tendría que realizar en otros casos suelen ser innecesarias con los MBBR. Este sistema es en gran medida automoderador, por lo que los usuarios pueden confiar en que funcione eficazmente sin necesidad de un mantenimiento exigente y continuo.
• Flexible: El MBBR es naturalmente capaz de ajustarse según sea necesario a las cargas variables y a los cambios en el afluente, ya que los microorganismos en los portadores responden a los cambios. Permite a los sistemas MBBR resistir cargas de choque o un repentino aumento de los niveles de pH. Un estudio de 2014 sobre el MBBR demostró la capacidad del sistema para mantenerse muy estable ante cargas de choque orgánicas, hidráulicas y salinas y volver rápidamente a la normalidad.
• Eficacia: Una de las ventajas más significativas de los MBBR es su impresionante nivel de eficiencia. Un sistema MBBR puede funcionar mucho más rápidamente que otros métodos alternativos para tratar el agua. El tiempo de retención hidráulica (TRH) para la eliminación de DBO y nitrógeno con un MBBR es en torno a tres o cuatro horas. Los medios en continuo movimiento y la gran cantidad de biopelícula hacen posible esta HRT baja.

Una vez analizados los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales y las ventajas distintivas del MBBR, sigue siendo beneficioso observar cómo se compara el MBBR con otros procesos biológicos. Muchos operadores de plantas o ingenieros consultores interesados en los MBBR utilizan actualmente otros procesos biológicos en el tratamiento de sus aguas residuales, por lo que resulta útil hacer algunas comparaciones directas.

Hay muchos tipos de procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales, pero dos de los modos más populares de tratamiento biológico aerobio de aguas residuales son los fangos activados y el filtro percolador.

El proceso de fangos activados (ASP) comparte algunas similitudes con el MBBR. Con este proceso tradicional, las aguas residuales entran en un tanque de aireación que contiene altos niveles de oxígeno. Este oxígeno ayuda en el proceso de crecimiento microbiano y descomposición de los residuos orgánicos. A continuación, el agua pasa a un depósito de decantación, donde los residuos que quedan en el agua se separan de ella y la dejan más limpia.

El proceso de fangos activos es un método de eficacia probada para el tratamiento biológico de las aguas residuales. Sin embargo, la investigación de ha demostrado que, en condiciones óptimas, los MBBR pueden eliminar más eficazmente la demanda química de oxígeno y pueden manejar más eficazmente la carga orgánica en comparación con los ASP. MBBR aprovecha los mismos puntos fuertes que ASP y ofrece ventajas adicionales que la convierten en una tecnología superior.

Otro tratamiento popular es el proceso de filtro percolador. Este proceso utiliza un lecho de material, como grava, rocas, cerámica o plástico, para retener los microorganismos en el agua a medida que ésta pasa por encima de la capa de material. Con el tiempo, estos microorganismos crearán una biopelícula que descompondrá la materia orgánica contenida en las aguas residuales. La infusión periódica de oxígeno en el agua puede hacer que el entorno sea más aeróbico.

Este proceso no puede competir con el MBBR en cuanto a eficacia o facilidad de funcionamiento. En el caso de los procesos de filtración por goteo, un operario cualificado debe supervisar de cerca el proceso. Los atascos son un problema habitual en este proceso, pero rara vez se producen en el caso de los MBBR.

El MBBR tiene aplicaciones industriales casi ilimitadas. Cualquier industria que necesite tratar aguas residuales puede beneficiarse de los MBBR. Muchas de estas industrias tienen planes de tratamiento de efluentes (PTE) que utilizan procesos menos convenientes o menos eficaces. A continuación se presentan algunos ejemplos de sistemas MBBR en contextos industriales.

• Fabricación de pasta y papel: La industria de la pulpa y el papel exige mucha agua. Alrededor del 85% de esta cantidad es agua de proceso, lo que significa que las fábricas de papel producen una gran cantidad de aguas residuales contaminadas que requieren tratamiento in situ. El MBBR ha demostrado por sí mismo ser un medio eficaz para tratar estas aguas residuales.
• Fabricación de productos químicos: La fabricación de productos químicos produce una gran cantidad de aguas residuales que contienen contaminantes orgánicos. Estas aguas residuales requieren tratamiento antes de poder reutilizarse o verterse en los cauces naturales. Los MBBR son una opción excelente para que las plantas de fabricación de productos químicos los consideren como parte de su ETP.
• Fábricas textiles: Las fábricas textiles deben disponer de PTE, ya que producen aguas residuales que necesitan depuración. MBBR es una excelente opción para las fábricas textiles. Puede eliminar eficazmente tintes y otros contaminantes y es lo bastante compacta como para resultar manejable en instalaciones pequeñas.
• Procesado de productos lácteos: El procesado de productos lácteos como leche, queso y yogur genera un gran volumen de efluentes que contienen demanda bioquímica de oxígeno (DBO), entre otros tipos de residuos. El MBBR es una valiosa opción de tratamiento de aguas residuales para la industria láctea, ya que es excepcionalmente eficaz.
• Fabricación de bebidas: El agua es un ingrediente primario en la mayoría de las bebidas, pero las fábricas de bebidas también utilizan agua para procesos como la refrigeración y la limpieza. Estos procesos dan lugar a aguas residuales que necesitan tratamiento. El MBBR está especialmente bien equipado para responder a la demanda de grandes volúmenes de tratamiento de aguas en esta industria.

Una amplia gama de industrias necesita tratar las aguas residuales, por lo que abundan los ejemplos de aplicaciones industriales de los MBBR. En muchas industrias diferentes, los operadores de plantas y los ingenieros consultores han descubierto de primera mano lo valiosos que pueden ser los MBBR como parte de sus ETP.

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