ALMA BIO MBBR: reactor de biopelícula de lecho móvil para la degradación de la DQO, el amonio y el nitrógeno
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Maksim Neubauer
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¿Qué es un reactor MBBR?
Un reactor MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) es un proceso biológico para el tratamiento de aguas residuales en el que los microorganismos crecen en forma de biopelícula sobre soportes de plástico que se mueven libremente. Estos denominados «soportes» o «cuerpos de cultivo» se mueven continuamente en el reactor y proporcionan una gran superficie protegida para la biomasa activa.
De este modo, en relación con el volumen del reactor, se puede mantener una elevada cantidad de biomasa biológicamente activa. El proceso MBBR es adecuado tanto para la degradación biológica de compuestos orgánicos de carbono como para la nitrificación y —si se gestiona adecuadamente— para la desnitrificación.
La tecnología de biopelícula resulta especialmente adecuada para las aguas residuales industriales con cargas de entrada variables, cargas puntuales o una superficie de instalación limitada .
Un reactor MBBR es una planta de tratamiento biológico de aguas residuales, en la que los microorganismos crecen sobre soportes de plástico que se mueven libremente y degradan biológicamente las cargas orgánicas y los compuestos nitrogenados.
¿Cómo funciona el sistema ALMA BIO MBBR?
En el sistema ALMA BIO MBBR, las aguas residuales industriales se tratan en varias etapas biológicas. La biomasa que crece sobre los soportes se encarga de la degradación de las cargas orgánicas, así como —dependiendo del diseño— de la eliminación de nitrógeno.
Suministrar aguas residuales
Las aguas residuales industriales pretratadas se introducen en el reactor MBBR de forma continua o en función de la carga.
Biofilm en los soportes
Los microorganismos se adhieren a los soportes de plástico y forman allí una biopelícula estable y biológicamente activa.
Mezclar los portadores
En las etapas de los reactores aeróbicos, la aireación se encarga al mismo tiempo del suministro de oxígeno y del movimiento continuo de las masas de cultivo.
Reducir los niveles de CSB y BSB
Los compuestos de carbono biodisponibles son transformados por los microorganismos, lo que reduce la carga orgánica de DQO y DBO.
Nitrificar el amonio
Si se diseña adecuadamente, los microorganismos nitrificantes transforman el amonio, en condiciones aeróbicas, en nitrato.
Reducir el nitrógeno
En zonas anóxicas situadas antes o después del proceso, el nitrato puede desnitrificarse biológicamente, lo que permite reducir el nitrógeno total.
Separar la biomasa
La biomasa sobrante se evacua y, en función del diseño de la planta, se separa de las aguas residuales tratadas biológicamente mediante un sistema adecuado de separación de sólidos .
Ventajas del proceso MBBR
La combinación de biomasa que crece de forma fija sobre los portadores y cuerpos de crecimiento que se mueven libremente permite un tratamiento biológico de las aguas residuales compacto, flexible y resistente a las cargas.
Alta actividad biológica
Los portadores proporcionan una gran superficie protegida para la biopelícula y, de este modo, permiten una elevada concentración de biomasa biológicamente activa en el reactor.
Resistente a los impactos
La biomasa establecida en los cuerpos de crecimiento permanece en el sistema y contribuye a un funcionamiento estable ante fluctuaciones en la carga de DQO y en las cargas hidráulicas.
Diseño compacto
Gracias a la elevada densidad de la biomasa, los sistemas MBBR pueden implementarse para muchas aplicaciones con un volumen de reactor y un espacio necesarios comparativamente reducidos. ```
Degradación del CSB y del nitrógeno
En función de la configuración del reactor, las cargas orgánicas, el amonio y el nitrógeno total pueden reducirse mediante diferentes etapas biológicas.
Se pueden adaptar a las instalaciones existentes
Las etapas MBBR pueden integrarse en las plantas depuradoras existentes para aumentar la capacidad, estabilizar el proceso o mejorar el rendimiento biológico .
Diseños flexibles
Desde un reactor compacto de PE/PP, pasando por el acero inoxidable, hasta un depósito de hormigón de gran volumen o una instalación en contenedores, el diseño puede adaptarse al caudal y a la ubicación.
Referencias 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.
Soporte y superficie de crecimiento: factores decisivos para el diseño del sistema MBBR
La selección de los soportes o cuerpos de colonización es un elemento fundamental del diseño técnico del proceso de un reactor MBBR. En función de la carga contaminante de las aguas residuales, del objetivo de depuración y del proceso biológico, se utilizan diferentes geometrías de soportes y superficies específicas de colonización.
En el sistema ALMA BIO MBBR, la geometría de los soportes no se elige según un estándar genérico, sino en función de la carga biológica real y del objetivo de depuración deseado.
Las cargas de CSB, BSB y amonio constituyen la base del rendimiento biológico necesario.
La geometría y la superficie específica de colonización se eligen en función de las aguas residuales, el proceso de biopelícula y las condiciones del reactor.
Lo decisivo no es la superficie nominal máxima, sino la superficie biológicamente aprovechable en condiciones reales.
¿Qué factores determinan el diseño del carrier?
- Carga orgánica de DQO y DBO
- Carga de amonio
- Capacidad de nitrificación deseada
- Temperatura de las aguas residuales
- Demanda de oxígeno
- Composición de las aguas residuales
- Posibles inhibidores
- Superficie disponible del reactor
- Reservas de seguridad deseadas
Una superficie nominal del soporte lo más amplia posible no es automáticamente la mejor solución. Lo decisivo es qué superficie de crecimiento, en las condiciones reales del proceso, cuenta con un flujo suficiente y recibe de forma fiable oxígeno, sustrato y nutrientes.
Degradación de CSB, amonio y nitrógeno con MBBR
Gracias a la combinación específica de etapas de biopelícula aeróbicas y anóxicas, el ALMA BIO MBBR puede utilizarse tanto para la reducción de la carga orgánica como para el tratamiento biológico del nitrógeno.
Degradación de CSB y BSB
Los microorganismos heterótrofos presentes en la biopelícula degradan los compuestos orgánicos de carbono biológicamente disponibles. De este modo, se reducen los valores de DQO y DBO, lo que alivia la carga de las etapas de tratamiento posteriores.
Nitrificación
Los microorganismos nitrificantes transforman el amonio, en condiciones aeróbicas, primero en nitrito y, a continuación, en nitrato. La biopelícula favorece la permanencia en el reactor de los nitrificantes de crecimiento lento.
Desnitrificación
Para lograr una eliminación más completa del nitrógeno, se pueden prever etapas MBBR anóxicas. En ellas, el nitrato se reduce biológicamente a nitrógeno elemental.
¿En qué casos resulta especialmente adecuado un reactor MBBR?
Los sistemas MBBR son especialmente adecuados para aplicaciones industriales de tratamiento de aguas residuales, en las que se requiere una etapa de biopelícula compacta, una elevada estabilidad del proceso y una adaptación flexible a las variaciones de la carga.
Un sistema MBBR resulta especialmente interesante en aquellos casos en los que se requiere una etapa de biopelícula robusta con alta densidad de biomasa y, al mismo tiempo, el tratamiento biológico debe mantenerse lo más estable posible ante picos de carga hidráulica u orgánica.
MBBR o lodos activados: ¿en qué se diferencian?
Ambos procesos utilizan microorganismos para el tratamiento biológico de las aguas residuales. La diferencia fundamental radica en cómo se mantiene la biomasa activa en el reactor.
| Criterio | MBBR | Proceso clásico de lodos activados |
|---|---|---|
| biomasa | Principalmente en forma de biopelícula sobre soportes | En su mayor parte en suspensión libre |
| Retención de biomasa | A través de los portadores en el reactor | Acerca de los lodos de retorno |
| Cargas de impacto | Gran solidez del proceso | Depende en mayor medida de la edad del lodo y de la recirculación |
| Espacio necesario | A menudo compacto | A menudo se requieren volúmenes de piscina mayores |
| Ampliabilidad | Posibilidad de utilizar soportes o etapas adicionales de biopelícula | A menudo se necesitan piscinas adicionales |
| Nitrificación | Muy factible | También es una opción muy factible |
| Adaptación | Ideal para proyectos de ampliación | A menudo, obras de mayor envergadura |
Un MBBR se diferencia del proceso clásico de lodos activados, sobre todo en que una parte significativa de los microorganismos se mantiene en forma de biopelícula sobre soportes de plástico que se mueven libremente dentro del reactor.
MBBR o MBR: ¿cuál es la diferencia?
A menudo se confunden los sistemas MBBR y MBR, pero se diferencian, sobre todo en lo que respecta a la retención de biomasa y a la separación de sólidos.
MBBR
En el reactor de biofilm de lecho móvil, la biomasa crece principalmente en forma de biofilm sobre soportes móviles. El exceso de biomasa se extrae del reactor y, a continuación, se separa de las aguas residuales tratadas mediante un proceso independiente de separación de sólidos. .
MBR
En el biorreactor de membrana, el tratamiento biológico se combina con una filtración por membrana. La membrana retiene la biomasa y los sólidos, lo que permite obtener un efluente prácticamente libre de sólidos.
Un MBR resulta especialmente adecuado cuando se requieren niveles muy elevados de calidad de tratamiento o una mayor grado de reutilización del agua. Por el contrario, un MBBR resulta especialmente interesante cuando lo que prima es una etapa biológica principal robusta, compacta y resistente a las cargas.
Control automatizado del proceso del ALMA BIO MBBR
El rendimiento biológico de un MBBR depende en gran medida del suministro de oxígeno, la carga hidráulica y la carga orgánica . Por ello, el ALMA BIO MBBR puede equiparse con un sistema de control del proceso en función de la carga. .
Medición del caudal
El caudal actual de aguas residuales constituye una base fundamental para el control hidráulico y la evaluación de la carga de la instalación.
Medición del oxígeno
La concentración de oxígeno se supervisa de forma continua y puede utilizarse para regular la ventilación en función de las necesidades .
Medición integrada de CSB
Un registro continuo o automatizado de la DQO permite evaluar mejor la carga orgánica real en la entrada.
Control automático de la ventilación
El suministro de aire puede ajustarse, en función de los valores actuales del proceso, a la carga biológica y a la necesidad de oxígeno.
Datos de proceso y análisis de tendencias
Los valores medidos y los estados de funcionamiento pueden visualizarse, analizarse y utilizarse para la optimización continua del proceso biológico .
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Características técnicas del ALMA BIO MBBR
El ALMA BIO MBBR se adapta específicamente a cada proyecto en cuanto a rendimiento hidráulico, carga biológica, objetivo de depuración e infraestructura existente . El diseño del reactor, los soportes, la aireación y la automatización se diseñan de forma conjunta.
| Parámetros | Realización |
|---|---|
| Procedimiento | Reactor de biopelícula de lecho móvil |
| Potencia hidráulica | 20–5.000 m³/h |
| Superficie de crecimiento de las algas Carrier | aprox. 50-750 m²/m³ |
| Selección de operadores | En función de cada proyecto, según la carga contaminante de las aguas residuales y el objetivo de depuración |
| Diseño del reactor | Hormigón, acero inoxidable, PE/PP o contenedores |
| Objetivos biológicos | Degradación de CSB/BSB, degradación de amonio y eliminación de nitrógeno |
| Ventilación | Sistemas de ventilación diseñados específicamente para cada proyecto |
| Medición | Caudal, oxígeno y medición integrada de la DQO |
| Automatización | Control del proceso en función de la carga |
| Integración de sistemas | Instalaciones nuevas y existentes |
Aplicaciones industriales típicas
El ALMA BIO MBBR es adecuado para diferentes tipos de aguas residuales industriales con cargas orgánicas biodegradables, así como para aplicaciones que requieran nitrificación y eliminación de nitrógeno.
Industria alimentaria
Tratamiento de aguas residuales de producción con carga orgánica y con cargas variables de DQO y DBO.
Industria de bebidas y cervecerías
Depuración biológica de los contaminantes orgánicos fácilmente biodegradables así como un tratamiento más exhaustivo del nitrógeno.
Lecherías
Tratamiento de aguas residuales industriales con elevadas cargas orgánicas y marcadas fluctuaciones en la producción.
Industria química
Tratamiento biológico de corrientes parciales biodegradables adecuadas tras un pretratamiento adaptado.
Industria farmacéutica y cosmética
Etapas de biopelícula para la reducción de la carga orgánica biodegradable y de los compuestos nitrogenados.
Reciclaje y gestión de residuos
Tratamiento biológico posterior de aguas residuales industriales sometidas a un tratamiento previo físico-químico.
¿Qué datos necesitamos para el dimensionamiento del sistema MBBR?
Para realizar un primer diseño fiable, necesitamos datos sobre la carga hidráulica, la carga orgánica y la carga de nitrógeno, así como sobre los valores de descarga deseados y las condiciones existentes en el lugar de instalación. .
Datos importantes para el diseño inicial
- Caudal medio y máximo
- CSB y BSB
- CSB disuelto y total
- Nitrógeno amoniacal
- Nitrógeno total
- Fósforo
- Valor pH
- Temperatura de las aguas residuales
- Contenido en sólidos
- Horario de apertura
- Perfiles diarios y semanales
- Picos de carga
- Pretratamiento existente
- Valores de caudal deseados
- Piscinas ya existentes o espacio disponible para su instalación
- Sustancias inhibidoras o nocivas conocidas
A partir del análisis de sus aguas residuales y de los valores de descarga deseados, determinamos el volumen del reactor, el tipo de soporte, la cantidad necesaria de soporte, las necesidades de oxígeno y la configuración adecuada de la instalación.
Fotografías de plantas de tratamiento aeróbico de aguas residuales
Preguntas frecuentes: reactor de lecho flotante ALMA BIO MBBR
¿Qué significa MBBR?
MBBR son las siglas de «Moving Bed Biofilm Reactor» (reactor de biopelícula de lecho móvil). En este sistema, los microorganismos crecen en forma de biopelícula sobre soportes de plástico que se mueven libremente dentro del reactor. Los soportes proporcionan una gran superficie protegida para la biomasa, lo que permite un tratamiento biológico compacto de las aguas residuales.
¿Qué ventajas ofrece un sistema MBBR cuando la carga contaminante de las aguas residuales es variable?
La biomasa que crece en los portadores permanece de forma permanente en el reactor y no se expulsa del sistema con cada fluctuación hidráulica. De este modo, un sistema MBBR puede reaccionar de forma relativamente resistente ante las variaciones en las cargas de DQO, DBO o amonio, así como ante los picos de producción habituales.
¿Se puede utilizar un MBBR para la nitrificación del amonio?
Sí. Con un diseño adecuado, los microorganismos nitrificantes pueden establecerse en los soportes y oxidar el amonio a nitrato en condiciones aeróbicas. El diseño necesario del reactor y de los soportes depende, en particular, de la carga de amonio, la temperatura, el suministro de oxígeno y el valor de descarga requerido.
¿Es posible adaptar una planta depuradora biológica ya existente para que utilice la tecnología MBBR?
Sí. La tecnología MBBR resulta especialmente adecuada para ampliar la capacidad y mejorar el rendimiento de las plantas biológicas de tratamiento de aguas residuales ya existentes. En función de la geometría de los depósitos existentes, se pueden añadir soportes, sistemas de retención y aireación, o bien instalar reactores MBBR adicionales.
¿Es necesario realizar una recirculación de lodos en un sistema MBBR?
En un sistema MBBR clásico, la biopelícula que crece sobre los portadores no requiere un sistema de retorno de lodos como en el proceso clásico de lodos activados. Sin embargo, la biomasa desprendida de la biopelícula y la recién formada deben eliminarse de las aguas residuales tratadas mediante un sistema adecuado de separación de sólidos.
¿Cuánto tiempo dura la puesta en marcha de un reactor MBBR?
La puesta en marcha biológica depende de las características específicas de cada proyecto y está determinada, entre otras cosas, por la composición de las aguas residuales, la temperatura, la biomasa de siembra disponible y la carga prevista. La carga orgánica suele aumentarse de forma gradual, a medida que la biopelícula activa se desarrolla y se estabiliza sobre los soportes.
¿Para qué tipos de aguas residuales industriales es adecuado el sistema MBBR?
Las instalaciones MBBR son especialmente adecuadas para aguas residuales industriales biodegradables procedentes, por ejemplo, de procesos de la industria alimentaria, de bebidas, láctea, química, farmacéutica, cosmética o de reciclaje. Antes del diseño, se comprueba si las aguas residuales son suficientemente biodegradables y si la presencia de sustancias inhibidoras o tóxicas hace necesario un tratamiento previo.
Nuestros reactores para el tratamiento aeróbico de aguas residuales
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El sistema ALMA BHU BIO combina la nitrificación, la desnitrificación y la sedimentación con la recirculación de biomasa para aumentar las tasas de conversión.
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