Biofiltración es un proceso biológico para depurar el agua y las aguas residuales que se basa en el uso de microorganismos colonizados en medios filtrantes especiales. Estos microorganismos descomponen las impurezas orgánicas e inorgánicas mediante procesos bioquímicos. La biofiltración es especialmente eficaz para eliminar residuos orgánicos, compuestos nitrogenados y otras impurezas disueltas que pueden resultar problemáticas en el tratamiento del agua. En el tratamiento de aguas residuales industriales, la biofiltración se utiliza a menudo como parte del pretratamiento o como postratamiento, especialmente en combinación con procesos de membrana como la ósmosis inversa.
Índice
Antecedentes técnicos de la biofiltración
En la biofiltración, el agua o las aguas residuales fluyen a través de un medio lleno de medios de crecimiento (materiales filtrantes), que proporcionan una gran superficie para el crecimiento de microorganismos. Estos microorganismos colonizan el medio de crecimiento y forman una biopelícula que descompone las sustancias orgánicas del agua. El proceso tiene lugar en condiciones aerobias o anóxicas, dependiendo de si hay oxígeno disponible o no. Los procesos biofiltrativos típicos incluyen
Eliminación del carbono: Los compuestos orgánicos, como los hidrocarburos y las proteínas, son utilizados por los microorganismos como fuente de alimento y convertidos en dióxido de carbono (CO₂) y agua.
Desnitrificación y nitrificación: La biofiltración también es capaz de eliminar compuestos nitrogenados. Durante la nitrificación, los iones de amonio (NH₄⁺) se oxidan a nitrito (NO₂-) y después a nitrato (NO₃-). En la etapa posterior de desnitrificación, las bacterias especializadas reducen el nitrato a nitrógeno gaseoso (N₂) en condiciones anóxicas y lo eliminan del ciclo del agua.
Aplicación en el tratamiento de aguas industriales y residuales
En la práctica industrial, la biofiltración se utiliza sobre todo para el tratamiento de aguas residuales con elevadas cargas orgánicas y para la depuración de aguas. Desempeña un papel decisivo como pretratamiento para sistemas de ósmosis inversapara eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos residuales y los compuestos nitrogenados. Esto es especialmente importante en el contexto del reciclaje del agua (Water ReUse) y la producción de agua de proceso a partir de aguas residuales.
Un ejemplo típico del uso de la biofiltración son los condensados de vapor de la industria alimentaria (especialmente las lecherías), que deben tratarse antes de su posterior procesamiento debido a su alto contenido orgánico residual. La biofiltración garantiza la eliminación de los compuestos orgánicos antes de la filtración por membrana (por ejemplo, ósmosis inversa), lo que reduce la bioincrustación de las membranas y prolonga la vida útil de los sistemas de membrana.
Foto: Sistema de ósmosis inversa BiosS-Treat de ALMA BHU para recuperar agua de proceso de aguas residuales
Productos de biofiltración ALMAWATECH: ALMA BHU BAF y ALMA BioFil Compact
ALMAWATECH ofrece dos soluciones específicas de biofiltración que pueden utilizarse en función del caudal de agua o de aguas residuales y de la aplicación:
1. ALMA BHU BAF
La BAF (filtración biológicamente activada) de ALMA BHU está diseñada para caudales de agua de hasta 1.000 m³/h y se realiza en construcciones de hormigón. Esta tecnología de biofiltración a gran escala es ideal para procesos industriales con grandes caudales de agua en los que se requiere una eliminación continua y eficaz de sustancias orgánicas. Los campos de aplicación típicos son las grandes plantas de producción o cadenas de procesos en las que el agua debe tratarse para el ciclo de reutilización.
Foto: Biofiltración ALMA BHU BAF, diagrama del proceso
2 ALMA BioFil Compact
El ALMA BioFil Compact es una solución compacta para caudales de aguas residuales de hasta 100 m³/h. Este sistema es especialmente adecuado para aplicaciones en las que es necesario tratar volúmenes más pequeños de agua, como en plantas industriales más pequeñas o para caudales de aguas residuales de procesos específicos. Gracias a su diseño compacto, puede integrarse fácilmente en sistemas existentes y ofrece una solución rentable para el pretratamiento de aguas residuales para plantas de ósmosis inversa.
Foto: Sistema de biofiltración ALMA BioFil Compact, diseño 3D
Ambos sistemas se basan en el uso de microesferas de arcilla especialmente preparadas u otros medios de cultivo con una elevada superficie que albergan microorganismos aerobios y anóxicos. Esto permite un tratamiento biológico eficaz y la realización simultánea de nitrificación y desnitrificación.
La biofiltración como pretratamiento de los sistemas de ósmosis inversa
Un área clave de aplicación de la biofiltración, en particular para las soluciones ALMAWATECH, es el pretratamiento de los sistemas de ósmosis inversa como parte de los procesos de reciclaje del agua. Los sistemas de ósmosis inversa dependen de que el agua a tratar tenga la menor carga orgánica residual posible para evitar la bioincrustación y la obstrucción de las membranas. La biofiltración desempeña aquí un papel decisivo al reducir las sustancias orgánicas y los nutrientes del agua.
Ventajas de la biofiltración como pretratamiento:
Reducción eficaz de las sustancias orgánicas: la biofiltración garantiza una reducción significativa de las sustancias orgánicas biodegradables y, por tanto, reduce la bioincrustación en los procesos de membranas posteriores.
Solución rentable: Al utilizar la biofiltración como pretratamiento, los costes de funcionamiento de los sistemas de ósmosis inversa pueden reducirse significativamente, ya que se reduce el consumo de productos químicos para la limpieza de las membranas y la frecuencia de sustitución de las mismas.
Prolongación de la vida útil de las membranas: al descomponer los residuos orgánicos y los compuestos nitrogenados en una fase temprana, la biofiltración prolonga la vida útil de las membranas y minimiza la necesidad de costosas medidas de mantenimiento.
Optimización del reciclado del agua: el pretratamiento de las aguas residuales, como los condensados de vapor, permite una recuperación eficaz del agua y ayuda a cumplir los requisitos de calidad del agua para el ciclo del agua de proceso.
Desnitrificación y nitrificación en biofiltración
En muchas aplicaciones industriales, sobre todo en el ámbito del tratamiento de aguas residuales, es necesario eliminar los compuestos nitrogenados. Esto se consigue mediante la combinación de nitrificación (conversión de amonio en nitrato) y desnitrificación (reducción de nitrato a nitrógeno gaseoso) descrita anteriormente. Estos procesos pueden controlarse específicamente en la biofiltración creando zonas aeróbicas y anóxicas específicas en el biofiltro que alberguen los microorganismos correspondientes.
Ventajas de la desnitrificación y la nitrificación:
Eliminación eficaz del nitrógeno: el nitrógeno se elimina eficazmente mediante la desnitrificación y nitrificación selectivas, lo que es especialmente importante en aguas residuales contaminadas por nutrientes.
Protección del medio ambiente: la eliminación del nitrógeno reduce el riesgo de eutrofización de las masas de agua, ya que el exceso de nutrientes en el agua puede provocar un crecimiento excesivo de algas.
Conclusión
El biofiltración es un método altamente eficaz y sostenible de tratamiento biológico del agua y las aguas residuales. Con productos como el ALMA BHU BAF para grandes caudales de agua y el ALMA BioFil Compact para volúmenes de aguas residuales más pequeños, ALMAWATECH ofrece soluciones flexibles que pueden integrarse en diversas aplicaciones industriales. La biofiltración desempeña un papel fundamental, especialmente como pretratamiento de los sistemas de ósmosis inversa para el reciclado del agua, ya que permite reducir de forma rentable las sustancias orgánicas y los compuestos nitrogenados y prolonga considerablemente la vida útil de las membranas.
