Procesos biológicos para la degradación de la DQO, el amonio y el nitrógeno
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Maksim Neubauer
Responsable de Desarrollo de Proyectos Internacionales
¿Qué es el tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales?
En el tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales, los microorganismos utilizan oxígeno para reducir los componentes orgánicos biodegradables presentes en las aguas residuales industriales. Dependiendo de cómo se gestione el proceso, además de la DQO y la DBO, también se pueden tratar biológicamente el amonio y el nitrógeno.
En condiciones aeróbicas, los microorganismos degradan los compuestos orgánicos de carbono biológicamente disponibles. Si se lleva a cabo el proceso de forma adecuada, además, el amonio se oxida, mediante nitrificación, primero a nitrito y, posteriormente, a nitrato.
Para lograr una eliminación más completa del nitrógeno, las etapas aeróbicas del proceso pueden combinarse con fases anóxicas o con zonas de reactor. En condiciones anóxicas, el nitrato formado previamente se reduce a nitrógeno elemental mediante la desnitrificación.
El tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales utiliza microorganismos y oxígeno para eliminar las sustancias orgánicas biodegradables de las aguas residuales. Mediante la nitrificación y la desnitrificación anóxica complementaria, también se pueden reducir el amonio y el nitrógeno.
¿Qué sustancias pueden eliminarse biológicamente de las aguas residuales industriales?
Las sustancias que pueden reducirse biológicamente dependen de su biodegradabilidad, de la composición de las aguas residuales y de la gestión del proceso elegida. Las funciones más importantes de las instalaciones biológicas aeróbicas son la degradación del carbono y el tratamiento del nitrógeno.
CSB y BSB
Los compuestos orgánicos de carbono biodisponibles son metabolizados por microorganismos heterótrofos. De este modo, se pueden reducir las cargas de DQO y DBO de las aguas residuales .
Amonio
Los microorganismos nitrificantes oxidan el amonio, en condiciones aeróbicas, primero a nitrito y, a continuación, a nitrato.
Nitrógeno total
En las fases anóxicas del proceso o en las zonas del reactor, el nitrato puede reducirse a nitrógeno elemental mediante la desnitrificación y, de este modo, eliminarse de las aguas residuales.
Micropartículas biodegradables
En función de la composición de las aguas residuales, los sistemas biológicos también pueden reducir otros compuestos orgánicos biodegradables . La biodegradabilidad real se evalúa en función de cada proyecto concreto.
Comparación técnica de los procesos biológicos aeróbicos
Los sistemas SBR, MBBR, MBR, lodos activados y biofiltración se diferencian principalmente en cuanto a la retención de biomasa, el modo de funcionamiento, la separación de sólidos y el diseño del reactor. La comparación técnica pone de manifiesto las diferencias fundamentales entre los procesos, independientemente de la selección específica que se realice posteriormente para cada proyecto.
| Procedimiento | Principio de la biomasa | Modo de funcionamiento | Separación de sólidos | Característica técnica |
|---|---|---|---|---|
| SBR | Lodos activados en suspensión | Discontinuo / cíclico | Sedimentación directamente en el reactor SBR | La reacción biológica y la sedimentación tienen lugar sucesivamente en el mismo reactor |
| MBBR | Biofilm sobre soportes móviles | De forma continua | Separación independiente de la biomasa extraída | Alta densidad de biomasa activa gracias a la biopelícula formada sobre soportes de crecimiento móviles |
| MBR | Biomasa en suspensión | Por lo general, de forma continua | Filtración por membrana / UF externa | Se combinan el tratamiento biológico y la ultrafiltración externa . |
| Lodos activos | Lodos activados en suspensión | De forma continua | Decantación secundaria con recirculación de biomasa | Separación espacial de la reacción biológica y la separación de lodos |
| BAF / Biofiltración | Biofilm sobre un material filtrante o soporte sólido | De forma continua | Filtración dentro del lecho filtrante o a través de él | El proceso de biopelícula biológica y la filtración se combinan en una única etapa del proceso |
Los procesos aeróbicos se diferencian principalmente en: la forma en que se retiene la biomasa en el sistema y en cómo se separa el agua tratada de los sólidos. La elección final del proceso depende además de: la carga de DQO y DBO, la carga de nitrógeno, la temperatura, el perfil de carga, el espacio necesario y la calidad de descarga requerida.
Nuestras plantas de tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales
ALMAWATECH ofrece diversos procesos biológicos para las aguas residuales industriales. La selección y el diseño se realizan de forma específica para cada proyecto, basándose en el análisis de las aguas residuales, el perfil de carga y la calidad de vertido requerida.
ALMA BIO SBR
El ALMA BIO SBR es un reactor biológico de funcionamiento cíclico destinado a flujos de aguas residuales industriales con cargas variables y generación discontinua de aguas residuales. El llenado, la reacción biológica, la sedimentación y la descarga de agua limpia se producen sucesivamente en el tiempo dentro del mismo reactor.
- Aguas residuales de producción con caudales variables
- Generación de aguas residuales por lotes
- Degradación de CSB y BSB
- Nitrificación y desnitrificación
- Plantas biológicas compactas
ALMA BIO MBBR
En el sistema ALMA BIO MBBR, la biomasa activa crece sobre soportes de plástico que se mueven libremente. Su amplia superficie biológicamente activa permite una tecnología de biopelícula compacta para la degradación orgánica, la nitrificación y la eliminación de nitrógeno.
- Cargas de DQO elevadas o variables
- Descomposición del amonio
- Eliminación del nitrógeno
- Ampliación de las instalaciones biológicas existentes
- Etapas compactas de biopelícula
ALMA BIO MBR
El ALMA BIO MBR combina el tratamiento biológico de las aguas residuales con una ultrafiltración externa. La biomasa se retiene en la etapa biológica, mientras que la ultrafiltración externa se encarga de la separación de sólidos, lo que permite una carga de sólidos muy baja en el efluente. .
- Altos requisitos en cuanto a la calidad de los procesos
- Aplicaciones de reutilización del agua
- UF externo para la retención de biomasa
- Combinación de biología y filtración por membrana
- Reutilización de aguas de proceso industriales
ALMA BHU BIO
El ALMA BHU BIO es una planta de lodos activos biológicos diseñada a medida para grandes caudales de aguas residuales industriales. En función del objetivo de depuración, se combinan etapas de proceso aeróbicas y anoxicas con sedimentación y recirculación de biomasa.
- Grandes flujos de aguas residuales industriales
- Producción continua
- Degradación de CSB y BSB
- Nitrificación y desnitrificación
- Instalaciones a gran escala diseñadas a medida
ALMA BIO BBI
El ALMA BIO BBI es una planta compacta de tratamiento biológico de aguas residuales basada en el proceso de lodos activados. La reacción biológica y la separación de sólidos se combinan en un diseño compacto destinado a volúmenes pequeños y medianos de aguas residuales industriales.
- Tratamiento biológico compacto
- Degradación de CSB y BSB
- Sedimentación integrada
- Flujos de aguas residuales pequeños y medianos
- Aguas residuales industriales con carga biodegradable
ALMA, BHU, DEA
El ALMA BHU DEA está diseñado para la eliminación biológica del nitrógeno de aguas residuales con alto contenido en amonio . El proceso de desamonificación combina la nitritación parcial con la conversión del nitrógeno basada en el proceso anammox .
- Aguas residuales industriales con alto contenido en amonio
- Eliminación más exhaustiva del nitrógeno
- Nitritación parcial
- Proceso Anammox
- Diseño biológico específico para cada proyecto
Otros procesos aeróbicos de biopelícula
Además de los sistemas SBR, MBBR, MBR y de lodos activados, ALMAWATECH ofrece sistemas de biofiltración para diferentes capacidades hidráulicas, tratamiento biológico posterior y aplicaciones de reutilización del agua.
ALMA BHU BAF
Filtración biológicamente activada para caudales elevados de aguaEl sistema ALMA BHU BAF combina procesos de biopelícula con filtración y es adecuado para la degradación biológica de sustancias orgánicas, así como para tareas de nitrificación y desnitrificación.
ALMA BioFil Compacto
Biofiltración compacta para circuitos de agua industrialesEl ALMA BioFil Compact es adecuado para aplicaciones biológicas compactas, así como para el tratamiento de circuitos de agua o permeados, y puede utilizarse como pretratamiento para procesos de membrana más avanzados.
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Maksim Neubauer
Responsable de Desarrollo de Proyectos Internacionales
SBR, MBBR, MBR o biofiltración: ¿qué proceso es el adecuado?
La elección del proceso biológico adecuado depende de la composición de las aguas residuales, el perfil de carga, las condiciones hidráulicas límite y los valores de descarga requeridos. En función de la aplicación, pueden resultar más adecuadas, tanto desde el punto de vista técnico como económico, diferentes tecnologías biológicas.
| Situación inicial | Tecnología que suele ser adecuada |
|---|---|
| Flujo de entrada muy variable o por lotes | SBR |
| Gran solidez del proceso con un diseño compacto | MBBR |
| Calidad de tratamiento muy alta o reutilización del agua | MBR |
| Grandes volúmenes continuos de aguas residuales industriales | Proceso de fangos activados |
| Tratamiento biológico posterior o pulido | BAF / Biofiltración |
| Se pretende aumentar la eficiencia de la planta biológica existente | A menudo, MBBR o una etapa adicional de biopelícula |
| El amonio debe nitrificarse de forma fiable | SBR, MBBR, BAF o lodos activados – selección específica para cada proyecto |
No existe ningún proceso biológico que resulte igual de óptimo para todas las aguas residuales industriales. ALMAWATECH selecciona la tecnología adecuada basándose en el análisis real de las aguas residuales, los perfiles de carga hidráulica y orgánica, así como en los valores de vertido exigidos.
Tratamiento aeróbico o anaeróbico de las aguas residuales: ¿cuál es la diferencia?
Tanto los procesos aeróbicos como los anaeróbicos utilizan microorganismos para el tratamiento biológico de las aguas residuales, pero se diferencian fundamentalmente en cuanto a las necesidades de oxígeno, la gestión del proceso y el ámbito de aplicación.
Tratamiento aeróbico de aguas residuales
Los microorganismos aeróbicos necesitan oxígeno para la transformación biológica de los compuestos orgánicos. Los sistemas aeróbicos son especialmente adecuados para el tratamiento avanzado de aguas residuales, la degradación de la DQO y la DBO, la nitrificación del amonio y —en combinación con etapas de proceso anóxicas— la eliminación de nitrógeno.
Tratamiento anaeróbico de aguas residuales
Los microorganismos anaeróbicos funcionan sin aporte de oxígeno. De este modo, las aguas residuales industriales con una elevada carga orgánica pueden someterse a un tratamiento biológico previo. En este proceso, una parte de la carga orgánica se transforma biológicamente en biogás rico en energía.
Combinar procesos aeróbicos y anaeróbicos
En el caso de aguas residuales industriales con alta carga contaminante, se puede combinar un pretratamiento anaeróbico con un postratamiento aeróbico. La etapa anaeróbica reduce en primer lugar una parte significativa de la carga orgánica total. El proceso biológico aeróbico posterior se encarga, a continuación, de la purificación adicional del DQO, así como —dependiendo del diseño de la instalación— de la nitrificación y la eliminación de nitrógeno.
Sobre el tratamiento anaeróbico de las aguas residualesReferencias sobre el tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales
Industria azucarera, Pemuco, Chile
Nitrificación y desnitrificación con desgasificación y sedimentación integradas para un caudal de aguas residuales de 120 m³/h.
Abraham Benelux S.A., Bélgica
Planta compacta de tratamiento biológico de aguas residuales, construida en formato de contenedor, con una capacidad de 35 m³/d.
Fábrica de papel, sur de Alemania
Eliminación de la DQO de difícil degradación biológica mediante biofiltración con un caudal de 700 m³/h.
Industria azucarera, Alemania
Tratamiento anaeróbico y postratamiento aeróbico para 220 m³/h procedentes de la industria azucarera.
Fábrica de productos lácteos, aguas de proceso, Alemania
Biofiltración para una eliminación más exhaustiva de la DQO en el proceso de reutilización del agua, diseñada para 600 m³/d.
Top Harvest Yanchang Coal, China
Tratamiento biológico de aguas residuales con un caudal de 1.500 m³/h, con una etapa previa de DAF para el pretratamiento de las aguas residuales de refinería.
Automatización de plantas biológicas de tratamiento de aguas residuales
El rendimiento de depuración biológica depende en gran medida de el aporte de oxígeno, la carga hidráulica, la temperatura y la carga orgánica. Por ello, ALMAWATECH combina procesos biológicos aeróbicos con tecnología de medición y automatización específica para cada proyecto. .
Parámetros típicos en plantas biológicas de tratamiento de aguas residuales
Aplicaciones industriales típicas del tratamiento biológico de aguas residuales
El tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales se utiliza en numerosos sectores industriales cuando se pretende reducir biológicamente la carga orgánica, el amonio o el nitrógeno.
Industria alimentaria
Tratamiento biológico de aguas residuales de producción con altos niveles de carga orgánica de DQO y DBO, que suelen fluctuar con frecuencia.
Industria de bebidas y cervecerías
Depuración de contaminantes orgánicos de alta biodisponibilidad así como nitrificación y posterior eliminación de nitrógeno.
Lecherías
Tratamiento de aguas residuales con una elevada carga orgánica, con altas concentraciones de DQO y DBO y notables fluctuaciones en la producción.
Industria del papel y del embalaje
Tratamiento biológico primario o secundario de las aguas residuales de proceso con carga orgánica procedentes de procesos de producción industriales.
Industria química
Tratamiento de corrientes parciales biodegradables adecuadas tras un pretratamiento adaptado a la composición de las aguas residuales y a los posibles inhibidores.
Industria farmacéutica y cosmética
Tratamiento biológico de las aguas residuales de producción y de limpieza con carga orgánica, previa comprobación de la degradabilidad biológica.
¿Qué datos necesitamos para el diseño de una planta depuradora biológica?
Para seleccionar el procedimiento adecuado y realizar un dimensionamiento fiable, necesitamos datos sobre la carga hidráulica, la carga biodegradable, la carga de nitrógeno y los parámetros de descarga deseados.
Datos importantes para la primera selección del procedimiento
- Caudal medio y máximo
- Perfiles diarios y semanales
- COD
- BSB
- CSB disuelto y total
- Nitrógeno amoniacal
- Nitrógeno total
- Fósforo
- Valor pH
- Temperatura de las aguas residuales
- Contenido en sólidos
- Conductividad
- Picos de carga
- Plazos de producción
- Pretratamiento existente
- Valores de caudal deseados
- Sustancias inhibidoras o nocivas conocidas
- Piscinas existentes y espacio disponible para su instalación
¿Qué tratamiento biológico de aguas residuales es el más adecuado para sus aguas residuales?
Envíenos su análisis de aguas residuales, los datos de caudal y los valores de descarga deseados. Nuestros ingenieros de procesos comprobarán si el SBR, el MBBR, el MBR, el lodo activado, la biofiltración o una combinación de varios procesos constituye la solución más adecuada desde el punto de vista técnico y económico.
Proyectación y construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales aeróbica
Documentación técnica y fichas técnicas para instalaciones de tratamiento aeróbico de aguas residuales
Fotografías de plantas de tratamiento aeróbico de aguas residuales
Preguntas frecuentes sobre las plantas de tratamiento aeróbico de aguas residuales
¿En qué consiste el tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales?
En el tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales, los microorganismos utilizan oxígeno para transformar las sustancias orgánicas biodegradables presentes en las aguas residuales. Dependiendo de cómo se gestione el proceso, también se puede nitrificar el amonio y eliminar el nitrógeno mediante una desnitrificación anóxica.
¿Qué método de tratamiento biológico de aguas residuales es el más adecuado para las aguas residuales industriales?
Esto depende de la composición de las aguas residuales, la carga contaminante, el caudal y los requisitos de descarga. El sistema SBR, por ejemplo, resulta adecuado para caudales de aguas residuales variables o discontinuos, mientras que el MBBR es una tecnología de biopelícula compacta y el MBR resulta especialmente interesante cuando los requisitos de descarga son elevados.
¿Cuál es la diferencia entre SBR, MBBR y MBR?
En el SBR, la depuración biológica y la sedimentación se llevan a cabo sucesivamente en un mismo reactor. En el MBBR, la biomasa crece sobre soportes móviles. Un MBR combina el tratamiento biológico con la filtración por membrana para la separación de sólidos.
¿Se puede utilizar una planta biológica incluso cuando las cargas de las aguas residuales varían considerablemente?
Sí. Los procesos como el SBR o el MBBR pueden diseñarse específicamente para cargas hidráulicas y orgánicas variables. Sin embargo, lo decisivo son los perfiles de carga reales y los posibles picos de producción.
¿Cuándo es necesario un tratamiento previo antes de la etapa biológica?
Puede ser necesario un tratamiento previo si las aguas residuales contienen altos niveles de sólidos, grasas, metales pesados u otras sustancias que inhiben la actividad biológica. Dependiendo de la aplicación, se pueden aplicar previamente procesos de cribado, flotación, neutralización o tratamiento físico-químico.
¿Se puede ampliar una planta depuradora biológica ya existente?
Sí. Las instalaciones biológicas existentes pueden ampliarse, en función de la geometría del tanque y del objetivo de depuración, por ejemplo, mediante etapas adicionales de biopelícula, soportes MBBR, biofiltración u otras líneas de reactores.
¿Qué importancia tiene la temperatura de las aguas residuales para el tratamiento biológico?
La temperatura influye considerablemente en la actividad y la velocidad de crecimiento de los microorganismos. La nitrificación, en particular, es muy sensible a las bajas temperaturas, por lo que hay que tener en cuenta la temperatura a la hora de dimensionar el sistema.
¿Se puede utilizar el tratamiento biológico aeróbico de las aguas residuales para la reutilización del agua?
Sí. El tratamiento biológico aeróbico puede ser un componente fundamental de los conceptos de reutilización del agua. En particular, los sistemas MBR y de biofiltración pueden utilizarse como etapa biológica previa a otros procesos de membrana más avanzados, como la ultrafiltración o la ósmosis inversa.
Nuestras plantas de tratamiento anaeróbico de aguas residuales
ALMA BHU BIO
El sistema ALMA BHU BIO combina la nitrificación, la desnitrificación y la sedimentación con la recirculación de biomasa para aumentar las tasas de conversión.
ALMA BIO BBI
El sistema ALMA BIO BBI se caracteriza por su sedimentador integrado, que le permite ahorrar mucho espacio en comparación con sistemas similares.
ALMA BAF
En la filtración biológicamente activada (BAF), se utilizan microorganismos sésiles para eliminar los compuestos orgánicos (DBO, DQO) y el nitrógeno de las aguas residuales.
ALMA BIO MBBR
Tratamiento biológico de aguas residuales con cuerpos de cultivo de movimiento libre para la reducción eficaz de compuestos de carbono y nitrógeno.
ALMA BIO SBR
Biorreactor de funcionamiento secuencial con fases separadas en el tiempo para la depuración biológica, la sedimentación y la extracción de agua clara.
ALMA BHU BIO DEA
Proceso biológico de desamonificación para la eliminación energéticamente eficiente del nitrógeno de aguas residuales con alto contenido en amonio y con un bajo consumo de oxígeno.
ALMA BIO MBBR compacto
Planta MBBR en contenedor para el tratamiento biológico de aguas residuales, con un alto rendimiento por superficie y una rápida integración operativa.
ALMA BioFil Compacto
Nuestra compacta filtración biológicamente activada en diseño de tanque, equipada con cuerpos de crecimiento especiales para un crecimiento eficaz de la biomasa.
ALMA BIO MBR
Biorreactor de membrana con módulos de placas sumergidas o una unidad de ultrafiltración dispuesta externamente, con una robusta estructura de módulos tubulares.
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