Filtro biologico - un depósito en el que el efluente se filtra a través de un material de carga recubierto con una película biológica, que consiste en colonias de microorganismos.
La microflora que vive en el biofilm descompone la materia orgánica, aplicándola como fuente de nutrición y energía. La película biológica muerta se despega, se lava y fluye. aguas residuales y retirado del biofiltro. Como los materiales de carga se utilizan con alta porosidad, baja densidad, alta superficie específica (grava, grava, escoria, arcilla expandida, metal y malla de plástico, enrollada en rollos).
El contenido óptimo de humedad osciló entre el 20% y el 60%. Si el contenido de humedad en el material orgánico era demasiado bajo, la actividad de los microorganismos se redujo notablemente. Pero con un alto contenido de humedad en la cama, aparecieron zonas anaeróbicas, lo que llevó a una disminución en la cantidad de oxígeno necesaria para la actividad biológica.
Los resultados mostraron que en el proceso de desodorización nuestro biofiltro retuvo una humedad promedio de 50%. Como se señaló, el contenido de humedad en el biofiltro se debe mantener del 40% al 60% para mantener la actividad biológica, por lo que nuestros resultados mostraron que la capa compactada tiene buenas posibilidades de retención de agua. De manera similar, se indica que el compost o la turba, utilizados como portadores para la biofiltración, tienen una gran área de superficie con un alto potencial para mantener la humedad y un alto potencial de sorción.
La biopelícula, en los biofiltros, realiza las mismas funciones que los lodos activados, adsorbe y procesa sustancias biológicas que se encuentran en aguas residualesahh
El poder oxidante de los biofiltros es inferior al de los aerotanques.
La composición del biofiltro incluye los siguientes componentes:
a) la carga filtrante (cuerpo del filtro) consiste en piedra triturada, escoria, arcilla expandida, grava, plástico, fibrocemento, generalmente colocada en un tanque con paredes permeables o impermeables;
b) un dispositivo de distribución de agua que asegura el riego uniforme de la superficie de carga del filtro biológico por aguas residuales;
c) un dispositivo de drenaje para eliminar el agua filtrada;
d) Dispositivo de distribución de aire, a través del cual se suministra el oxígeno requerido para el proceso de oxidación.
Dinámica bacteriana en el sistema de biofiltro.
El pH también desempeñó un papel en la operación de los biofiltros, como se puede ver en la Figura 2. El mayor espectro de actividad bacteriana requiere un pH casi neutro. Sin embargo, las bacterias oxidantes del azufre prefieren un pH ácido. Los perfiles de las comunidades bacterianas se muestran en la Figura 4.
Se ha encontrado que la dilución es particularmente importante para la biofiltración de sulfuro de hidrógeno. Los valores correspondientes se muestran en la Fig. 5. Según la FIG. 5, el pH de la fase líquida durante la operación disminuyó de 7 a 5. Durante el último período del experimento, el pH del medio fue bastante ácido debido a la acumulación de una gran cantidad de ácido sulfúrico.
El principio del biofiltro.
Aguas residuales pasando primaria limpieza mecánica en un tanque séptico, donde se han eliminado grandes fracciones pesadas de contaminantes, se envían para tratamiento biológico. Limpieza en el biofiltro de la siguiente manera. El agua contaminada, que pasa a través de la carga del filtro, deja en ella las impurezas no disueltas que no han entrado en el sedimento en el clarificador primario, así como las sustancias orgánicas coloidales y disueltas absorbidas por la película biológica. Las colonias de microorganismos que se alimentan de sustancias de origen orgánico reciben energía para sus funciones vitales. Parte de los microorganismos de la materia orgánica se utilizan como material para aumentar su número. Por lo tanto, tanto la purificación de aguas residuales como el crecimiento de colonias ocurren simultáneamente. El oxígeno necesario para el proceso bioquímico entra en los estratos de la carga por ventilación natural y artificial del filtro.
Como puede verse en la fig. 5, la concentración de sulfato en el percolado se cambia con los valores de pH. Por lo tanto, se puede observar una correlación entre el pH y la concentración de sulfato en el líquido. Por lo tanto, solo si la concentración de azufre es relativamente alta, es la correspondiente acidificación del biofiltro. De manera similar, se observó una disminución en el pH de la fase líquida con una disminución en la eficiencia de eliminación.
Este resultado puede deberse a la menor solubilidad de los gases en la película líquida cuando se vuelve más ácida. Por lo tanto, el percolado debe tratarse de modo que pueda rechazarse sin una amenaza pública o utilizado en el riego. Proporciona un ambiente rico en nutrientes para el crecimiento de bacterias debido a su buena capacidad de retención de agua y su efecto amortiguador. Estos cambios afectaron las características del biofiltro. Este trabajo fue parcialmente apoyado por la Autoridad Nacional de Sanidad. Los autores agradecen al Sr. Sumaya Abassi por su ayuda y apoyo técnico.
La efectividad del tratamiento de aguas residuales en biofiltros está influenciada por:
- DBO (demanda biológica de oxígeno), aguas residuales tratadas.
- Naturaleza de la contaminación.
- tasa de oxidación
- La intensidad de la respiración de los microorganismos.
- Espesor de biopelículas.
- Composición de los microorganismos que viven en ella.
- Temperatura de aguas residuales en biofiltro.
Asociación Americana de Salud Pública, el método estándar: el estudio del agua y aguas residuales. Aislamiento y caracterización de una población bacteriana dirigida a un biofiltro que procesa los gases residuales de un restaurante. Tecnologías para el tratamiento de compuestos de sulfuro a partir de la revisión comparativa de corrientes de gas. Eliminación del sulfuro de hidrógeno por oxidación aeróbica completa durante la biofiltración ácida. Evaluación de la eliminación de gases y la diversidad de comunidades bacterianas en un biofiltro diseñado para el tratamiento de compost de escape. Filtros bio-reflectantes para el control de la contaminación del aire. En: Britton G. Editor. volumen Biodegradación de mezclas de vapores de cetona en biofiltros para purificación de aire, tesis doctoral de ciencias técnicas. Monitoreo bacteriano utilizando instrumentos moleculares de un reactor de tanque agitado continuo para el tratamiento de aguas residuales textiles. Prueba experimental de filtro de suelo para tratar un piloto de gas maligno. La influencia del trabajo de un biorreactor en fase de vapor en la acumulación, distribución y actividad de la biomasa: las propiedades de unión de un biofilm con las características de un biorreactor. Procesamiento del olor de aguas residuales petroquímicas por biofiltración. La respuesta del biofiltro a cambios graduales e inesperados en las condiciones de operación. . Un biofiltro es uno de los procesos de separación más importantes que se pueden usar para eliminar contaminantes orgánicos del aire, el agua y las aguas residuales.
Los biofiltros se clasifican en:
1. Biofiltros de dos etapas. Se utilizan para lograr un alto grado de purificación cuando es imposible aumentar la altura del biofiltro.
2. Biofiltros con filtración por goteo. Tienen baja productividad, pero proporcionan una limpieza completa. Se utilizan para la purificación de agua, hasta 1000 m3 / día, con BOD no más de 200 mg / l.
A pesar de que se ha utilizado durante más de un siglo, en teoría todavía es difícil explicar teóricamente todos los procesos biológicos que ocurren en el biofiltro. En este artículo, los procesos biológicos fundamentales asociados con un biofiltro se examinan críticamente junto con un enfoque del modelado matemático. Los parámetros importantes de operación y diseño se discuten en detalle con los valores típicos utilizados para diferentes aplicaciones. El parámetro más importante que regula este proceso es la biomasa asociada con el medio ambiente.
Se discuten los méritos relativos de varios métodos utilizados en la medición de biomasa. También se presentan aplicaciones de laboratorio y de gran escala de un biofiltro en el tratamiento de agua y aguas residuales. Se destacan sus características en términos de eliminación específica de contaminantes.
Distinguir la limpieza en condiciones naturales y artificiales. Los métodos de tratamiento biológico de aguas residuales en condiciones naturales incluyen: tratamiento de suelos, estanques biológicos, bioplato. Métodos de tratamiento biológico de aguas residuales en condiciones artificiales: biofiltros, aerodinámicos, oksitenki, biofiltros sumergibles, biofiltros de biotensión, biofiltros anaeróbicos.
Wilder, Nueva York, Wiley. Procesos biológicos asociados con procesos de crecimiento, filtros aerodinámicos, filtros biológicos, brotes híbridos: meteoros. El término filtros biológicos o biofiltros utilizados en el tratamiento de aguas residuales incluye todos los procesos que combinan el tratamiento biológico a través del crecimiento unido con la retención de sólidos suspendidos.
Este método utiliza películas biológicas delgadas que se actualizan regularmente mediante lavado. Esto proporciona biomasa con una concentración y, especialmente, una actividad que es mayor que para lodo activo. En comparación con los lodos activados, este método tiene las siguientes ventajas principales.
Métodos de tratamiento biológico de aguas residuales en condiciones naturales.
Construcciones de tratamiento de aguas residuales del suelo.la potencia se divide en pequeña (con un rendimiento estimado de 0.5-700 m3 / día), media (1400-80000 m3 / día) y grande (100000-280000 m3 / día). Dichas instalaciones incluyen áreas de filtración subterránea, pozos de filtración, filtros de arena y grava, zanjas de filtración con capas de suelo natural o artificial, así como campos de irrigación comunitaria, campos de irrigación agrícola y campos de filtración de tierra. Aplique varios tipos de sistemas de riego: bahía continua, la bahía a lo largo de los surcos y carriles, aspersión y riego subterráneo. De todos los métodos de riego, se considera que el subsuelo satisface los requisitos más epidemiológicos, sanitarios, agroeconómicos, estéticos y de gestión del agua.
Debido a la naturaleza compacta del sistema, su diseño se puede cubrir más fácilmente controlando la interferencia olfativa y de ruido y creando plantas estéticamente aceptables. No hay peligro de lixiviación, ya que la biomasa está unida a un soporte que se utiliza para adaptarse a los cambios en la velocidad del flujo. Adecuado para uso con aguas residuales diluidas, ya que las velocidades del agua pueden ser muy altas sin afectar negativamente al tratamiento.
- Ahorro de espacio eliminando la etapa de clarificación.
- Diseño modular y fácil de automatizar.
Desafortunadamente, la irrigación con aguas residuales no permite limpiarlas de las sustancias orgánicas de manera suficientemente efectiva y no excluye la posibilidad de contaminación del suelo y cultivos cultivados con bacterias patógenas y huevos de helmintos. En este sentido, la limpieza del suelo en la escala de aplicabilidad es significativamente inferior a los métodos de limpieza natural en estructuras artificiales y métodos de tratamiento biológico artificial.
Las limitaciones de este proceso se establecen por la cantidad máxima de oxígeno que se puede disolver. En el caso de filtros de superficie limitados, pueden ser controlados bajo presión. A principios de la década de 1980, esta restricción del suministro de aire condujo al desarrollo de reactores en los cuales el oxígeno se transfirió dentro del reactor. En este caso, las direcciones relevantes de flujo de aire y agua son extremadamente importantes. Práctica de filtrado agua potable, llevó al enfoque original cuando los reactores se diseñaron con flujos descendentes que fluían contra el flujo de aire.
Estanques biologicos - Reservorios creados artificialmente en los que se utilizan procesos naturales para el tratamiento de aguas residuales. Estos estanques se pueden utilizar tanto para la purificación como para la purificación profunda de las aguas residuales que se han sometido a un tratamiento biológico. Este último propósito de los estanques biológicos tiene una distribución predominante.
Este método causa una serie de problemas. Esto conduce a un rápido aumento en las pérdidas de carga con una potencia de procesamiento reducida y ciclos más cortos. Las bolsas de aire se forman dentro del material, lo que conduce a la "unión de aire". Las aguas residuales sin tratar se encontrarán en la parte superior del filtro, donde el burbujeo de gas causa la evaporación de productos de olor desagradable.
- Contaminación superficial con sólidos suspendidos.
- Un flujo de aire emocionante evita la filtración y la contaminación profunda.
- El flujo inverso de agua y aire hace que las burbujas de aire se fusionen.
Hay estanques con aireación natural y artificial. La aireación contribuye a la mejora de la actividad de la microflora, así como a la oxidación directa de la materia orgánica debido al oxígeno atmosférico. El diseño de un estanque biológico con aireación artificial para la limpieza y el tratamiento posterior de aguas residuales con una capacidad de 1400 m3 / día se muestra en la Fig. 61.
Esta propiedad se utiliza para mantener una película bacteriana suficiente para un reinicio muy rápido del proceso biológico, incluso después de un lavado hidroneumático intensivo. La oxidación se lleva a cabo mediante la difusión de aire, llamado aire de proceso, en la base del medio filtrante. Una serie de colectores interconectados asegura una distribución uniforme.
Los lavados regulares se utilizan para eliminar cualquier sedimento que se acumule en el material a través de la proliferación bacteriana y la retención de sólidos en suspensión. Estos contralavados de aire y agua se controlan e inician automáticamente ya sea por la máxima pérdida de potencia o por el tiempo de ciclo máximo especificado. El agua de lavado sucia se recoge en el tanque antes del tratamiento y el reciclaje.
La figura 61. Estanques biológicos aireados para tratamiento y purificación de aguas residuales con una capacidad de 1400 m3 / día:
Flujos: І - aguas residuales que entran en la primera etapa de tratamiento; P - lo mismo, llegando a los pasos P y W de limpieza; W - aguas residuales después del tratamiento biológico; IV - lo mismo, después del tratamiento terciario; 1, 2, 3 - estanque biológico aireado, respectivamente, pasos I, P, III; 4, 5 - estanque biológico, respectivamente, de las etapas I y P con aireación natural; 6 - capacidad de contacto; 7 - aireadores.
El agua de drenaje a tratar está equipada con un filtro protector, un piso de soporte de material granulado con un sistema de inyección y distribución para líquidos, y dos vertederos frontales para recoger agua purificada y agua de lavado. Estas presas están protegidas por una valla de cierre, que elimina la turbulencia y libera burbujas de aire, que luego se pueden unir a los granos de biolita. 
Una bandeja de recolección montada en la parte frontal específica para cada filtro y parte del canal de recolección compartido por la batería del filtro. Dos capas de soporte intermedias y aproximadamente 4 a 4 m de material biolítico se colocan en el piso.
Además de la acción oxidativa de la microflora y el oxígeno, la vegetación acuática significativa en la purificación tiene una vegetación acuática más alta, que absorbe y absorbe contaminantes orgánicos e inorgánicos con su sistema radicular. Además, la vegetación acuática desempeña un papel importante en los procesos oxidativos y también ayuda a reducir la concentración de elementos biogénicos y regula el régimen de oxígeno del reservorio.
Los fluidos inyectados bajo el piso del filtro se distribuyen uniformemente por boquillas del mismo tipo que en los filtros de arena, pero están especialmente adaptados para el tratamiento de aguas residuales. El aire tecnológico se inyecta y se distribuye uniformemente en toda la capa de soporte utilizando difusores de membrana elástica deformables instalados a una velocidad de 25 o 50 unidades por metro cuadrado Superficie del piso.
La densidad y la granulometría del material biolítico se eligen de acuerdo con su uso previsto. Dos tipos de materiales se utilizan comúnmente en los bioporos aireados. Se pueden utilizar otros tamaños de grano para aplicaciones individuales. 
El agua cruda tamizada se introduce en el sistema debajo del piso del reactor. El número de filtros en servicio dependerá del ancho de banda a procesar o de la carga de contaminación aplicada a la batería.
Métodos de tratamiento biológico de aguas residuales en condiciones artificiales.
El conjunto completo de instalaciones de tratamiento biológico se divide en tres grupos según la ubicación de la biomasa activa (o lodo activado) en ellos: 1) cuando la biomasa activa se fija en un material fijo, y el agua residual se desliza a lo largo del material de carga en una capa delgada;
2) cuando la biomasa activa está en el agua en un estado libre (estado suspendido);
3) Al combinar ambas opciones para la localización de la biomasa.
El primer grupo de estructuras consiste en biofiltros, el segundo - aerotanks, canales de oxidación de la circulación, oxytanks, el tercero - biofilters sumergibles, biotenciales, aerodinámicos con agregados.
Biofiltros El componente más importante del biofiltro es el material de carga (Fig. 62). Según su tipo, todos los biofiltros se dividen en dos categorías: con carga masiva y plana. Estrictamente hablando, la carga plana también es voluminosa, aunque el volumen que ocupa es pequeño. No hay una diferencia fundamental entre los biofiltros cargados con escoria, grava, arcilla expandida y materiales plásticos. Un componente importante de cualquier biofiltro es la creación de condiciones para la fijación de biomasa en su superficie ramificada y la formación de un biofilm, que contribuye a la oxidación intensiva de sustancias orgánicas contenidas en las aguas residuales.
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La figura 62. Tipos de biofiltros de carga:
a - Anillos Raschig; b - anillos con una partición; en - anillos con un tabique cruciforme; r - anillos de la paleta; d - silla Berl; sillines electrónicos "Intalox"; W - cilindros huecos con agujeros; h - carga de bloque duro; y - carga suave.
Los biofiltros se clasifican en goteo (fig. 63) y con carga masiva (fig. 64). Los biofiltros con carga plana se dividen por categorías según el tipo de carga: con relleno rígido, bloque rígido y blando.
La figura 63. Biofiltro de goteo:
1 - tanques de dosificación de aguas residuales; 2 - aspersores; 3 - muro de hormigón armado; 4 - carga de biofiltro; 5 - suministro de aguas residuales; 6 - Bandeja de descarga.
La figura 64. Biofiltro de alta carga con chorro de agua.
Aerotank. Se pueden clasificar por las siguientes características.
De acuerdo con la estructura de flujo, hay aero-tanques-desplazadores, aero-tanques-mezcladores y aero-tanques con una entrada dispersa de líquido de desecho, llamados tanques de aero de tipo intermedio.
De acuerdo con el método de regeneración de activos o aerotanques con regeneradores independientes de lodos, aerotanques combinados con regeneradores.
Según la carga sobre lodos activados - carga alta, carga normal y baja.
Por el número de pasos (uno, dos y multietapa).
Por sus características de diseño: rectangular, redonda, combinada, contracorriente, mina, tanques de filtro, celdas de flotación, etc.
Por tipo de sistemas de aireación: neumáticos, mecánicos, hidrodinámicos combinados o neumomecánicos.
El esquema de trabajo de los tanques de aero se muestra en la fig. 65.
La figura 65. Esquemas de aerotanques:
a - desplazadores; b - mezcladores; en - con liberación dispersada de agua; D - tipo AHR (después de K. Boit); d - con regeneradores; e - tipo celular; І - aguas residuales; P - lodos activados; W - mezcla de lodos; 1 - tanque aero; 2 - tanque de sedimentación secundario; 3 - regenerador.
El período de aireación en el tanque de aireación que opera según el principio del mezclador está determinado por la fórmula:
t = (L a - L t) / ρ a (1 - S), (92)
S es el contenido de cenizas o fracción unitaria.
Oxycats Estas son instalaciones de tratamiento biológico en las que se utiliza oxígeno técnico o aire enriquecido con oxígeno en lugar de aire. Estructuralmente, el oxitenc se fabrica en forma de un tanque redondo con un tabique cilíndrico que separa la zona de aireación de la zona de separación de lodos (Fig. 66). En la parte central de la partición cilíndrica hay ventanas para transferir la mezcla de lodo de la zona de aireación al desilter; en la parte inferior, para el retorno de lodos a la zona de aireación. El desilter trabaja con una capa suspendida de lodo activado, cuyo nivel se estabiliza automáticamente descargando el exceso de lodo a través de una tubería.
La figura 66. El diseño oksitenok:
1 - tubo de purga; 2, 5 - válvulas de compuerta eléctricas; 3 - motor eléctrico; 4 - aireador turbo; 6 - solapamiento hermético; 7 - tubería para suministro de oxígeno; 8 - varillas verticales; 9 - bandeja de recogida; 10 - tubería para la descarga de exceso de lodo; 11 - tanque; 12 - ventana para el by-pass de la mezcla de lodo de la zona de aireación al desilter; 13 - tabique cilíndrico; 14 - raspador; 15 - Ventana para la transferencia de lodos de retorno a la zona de aireación; 16 - zona de aireación; 17 - tubería para el suministro de aguas residuales a la zona de aireación; 18 - desilter; 19 - tubería para la liberación de agua purificada.
El agua residual entra en la zona de aireación a través de la tubería. Bajo la influencia del cabezal de velocidad desarrollado por el turbo-aireador, la mezcla de lodo ingresa al separador de lodo a través de las ventanas. Gracias a las placas de guía, el líquido se mueve lentamente alrededor de la circunferencia. En combinación con un dispositivo de mezcla, todo esto intensifica enormemente el proceso de separación y compactación de los lodos. El agua purificada pasa a través de una capa de lodo activo suspendido, se limpia de la materia orgánica suspendida y disuelta, ingresa a la bandeja de recolección y se descarga a través del tubo. El lodo activado retornable baja en espiral y entra en la cámara de aireación a través de las ventanas. El Oxytile está equipado con un sistema de automatización que suministra oxígeno a la zona de aireación de acuerdo con la tasa de su consumo.
El cálculo del tiempo de residencia de las aguas residuales en el oxitenum (t) se realiza de acuerdo con la fórmula que tiene en cuenta la disminución de la tasa de oxidación específica al aumentar la concentración de lodo:
t = (L a - L t) / ρ a k n (1 - S), (93)
donde L a y L t son el BOD, respectivamente, de las aguas residuales entrantes y tratadas;
a - la cantidad de lodo de retorno, expresada en fracciones de una unidad de flujo de agua;
ρ - tasa de oxidación de impurezas, mg de DBO por g de sustancia sin cenizas o 1 h;
S es el contenido de cenizas o fracción unitaria;
k n - coeficiente que depende de la cantidad de lodo de retorno (cuando a = 1 g / l
k n = 1.8, con a = 5 g / l k n = 0.7, con a = 10, k n = 0.4, con a = 15 g / l k n = 0.3).
Biofiltros sumergibles Consiste en un eje giratorio con discos sembrados y un depósito con aguas residuales, en el que los discos se sumergen hasta 1 / 3-1 / 2 de su diámetro. Los discos están hechos de material liviano y están ubicados a una distancia de 10 a 20 cm entre sí. El número de placas en el eje es de 20 a 200. El diámetro del disco es de 0,5 a 3 m. La frecuencia de rotación del eje es de aproximadamente 1 revolución por minuto. Las aguas residuales fluyen a través del tanque a diferentes velocidades dependiendo del grado de purificación requerido. En los discos, la biopelícula crece con un grosor de hasta 4 mm. Alternativamente, al sumergirse dentro y fuera del agua, la biopelícula extrae impurezas y las oxida con la ayuda de oxígeno, que recibe directamente de la atmósfera. La parte muerta de la biopelícula cae al agua, se transporta al tanque de sedimentación secundario. Además de la biopelícula, el lodo activado también está involucrado en la limpieza, que se desarrolla en el depósito debido a la presencia prolongada de líquido en el mismo. El diagrama del biofiltro sumergible se muestra en la Fig. 67, y en la fig. 68 muestra el esquema de biotensión-biofiltro.
La figura 67. Esquema de instalación de discos en el biofiltro sumergible:
1 - cámara de toma de aguas residuales; 2 - bandeja; 3 - discos biológicos; 4 - iloprovod; 5 - sumidero; 6 - cámara de descarga de aguas residuales; 7 - motorreductor biodisc; 8 - Canalización a la estación de bombeo de lodos.
La figura 68. Esquema biótico:
1 - caso; 2 - descargar elementos.
