Lecho bacteriano.pdf

Lecho bacteriano

1. FT-BIO-003



FICHAS TÉCNICAS
DE ETAPAS DE PROCESO DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
DE LA INDUSTRIA TEXTIL

LECHO BACTERIANO

SERIE: TRATAMIENTOS SECUNDARIOS



TÍTULO
LECHOS BACTERIANOS (FT-BIO-003)
Fecha de elaboración Abril 2015
Revisión vigente

2. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003



LECHOS BACTERIANOS (FT-BIO-003)
Fecha Abril del 2015
Autores Alfredo Jácome Burgos
Joaquín Suárez López
Pablo Ures Rodríguez
Revisado
Modificaciones



Fecha

Modificado por:

Objeto da modificación

3. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 1 de 20






ÍNDICE




1.- INTRODUCCIÓN
1.1.- Clasificación de los lechos bacterianos
2.- DESCRIPCIÓN
3.- DISEÑO
3.1.- Parámetros de diseño
3.2.- Criterios de diseño
3.3.- Intensidad de la aplicación (SK)
3.4.- Aireación forzada
3.5.- Producción de lodos
4.- DECANTACIÓN SECUNDARIA
5.- CONDICIONES TÉCNICAS PARTICULARES
6.- ESPECIFICACIONES EN EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE LA INDUSTRIA TEXTIL
7.- PARÁMETROS Y ESTRATEGIAS DE CONTROL
8.- PROBLEMAS DE EXPLOTACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

ANEXO 1.- ESTIMACIÓN DE SUPERFICIES NECESARIAS
ANEXO 2.- DESCRIPCIÓN GRÁFICA DE UNIDADES DE PROCESO

4. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 2 de 20





1. - INTRODUCCIÓN

El principio de funcionamiento de un lecho bacteriano (llamado también filtro percolador) consiste en que un agua
residual pre-tratada o decantada, atraviesa por un lecho filtrante sobre el cual se ha desarrollado y adherido un
cultivo bacteriano llamado biopelícula. El agua residual así irrigada sobre el material filtrante (o relleno), entra en
contacto con la biomasa dando lugar a la degradación la contaminación. Las materias en suspensión y coloidales
presentes en el agua residual se aglomeran y son adsorbidas por la biopelícula. Entre otras, los lechos bacterianos
presentan las siguientes características ventajosas:

• funcionamiento estable
• suelen ser sencillos de explotar
• a diferencia de los procesos de biomasa en suspensión, no requieren recirculación o retorno de lodos
• la demanda energética es inferior a la de los procesos de biomasa en suspensión

El objetivo de esta instrucción es presentar los criterios para el diseño de lechos bacterianos para la eliminación de
materia orgánica.

1.1.- Clasificación de lechos bacterianos

Se clasifican en función de la carga hidráulica y orgánica. Pueden clasificarse: baja, media, alta o muy alta carga
(Tabla 1).

1.1.1.- Baja carga

Se diseñan para carga hidráulica de 1.1 a 4.3 m
3
/m
2
/d y orgánica desde 0,08 hasta 0,4 kg DBO/m3/d. Normalmente,
tienen una altura de 1.8 a 2.4 m , de forma rectangular o circular. Por lo general, se dosifican de forma intermitente
con sifones automáticos o por bombeo periódico. El intervalo entre dosis variará con el caudal de aguas residuales,
pero debe ser lo suficientemente corto para evitar que el lecho se seque. En algunos casos puede ser necesaria una
recirculación del agua tratada. Durante el funcionamiento normal, se desarrolla una biopelícula de un cierto
espesor hasta que un cambio de temperatura o de caudal a través del filtro provoca el desprendimiento de una
gran parte. Este desprendimiento ocurre generalmente en la primavera o el otoño. El material desprendido es de
fácil sedimentación, estable, en general humus, y con cierta frecuencia contiene gusanos y larvas de mosca.

1.1.2.- Media carga

Normalmente, se dimensionan para tratar cargas hidráulicas de 4 a 10 m3/m2/d y orgánicas de 0,24 a 0,48 kg
DBO/m3/d, incluyendo la recirculación.

1.1.3.- Alta carga

Los lechos de alta carga se diseñan para cargas de 0,4-4,8 kg DBO/m3/d. Estos filtros suelen ser 0,9 a 2,4 m de altura
de relleno y de forma circular. Están diseñados para recibir aguas residuales continuamente. La alta carga aplicada
se logra mediante la recirculación de las aguas residuales que ya ha pasado a través del lecho. Esta elevada carga
produce desprendimiento erosivo continuo de biopelícula. Debido a que los sólidos no se retienen en el lecho de
alta carga un tiempo prolongado como en los de baja carga, son menos estables y continúan ejerciendo BOD
después de salir del filtro. Los sólidos también son mucho más ligeros y más difíciles de decantar que los
desprendidos de un lecho de baja carga.

1.1.4.- Lecho de desbaste

Son básicamente lechos de alta carga que tratan una carg a orgánica de más de 1,6 kg DBO/m3/d. (No es raro cargar
los lechos de desbaste con valores mayores que 3,2 kg DBO /m3/d). En muchos casos, estos lechos se utilizan para
pre-tratamiento de los residuos antes de su alimentación a una planta de fangos activos . La mayoría de los filtros
de desbaste diseñados utilizan medios sintéticos.

1.1.5.- Lechos de muy alta carga

Las principales diferencias entre los lechos de alta y muy alta carga s on mayores cargas hidráulicas y una mayor
altura de lecho. Algunos lechos de muy alta carga están diseñados para manejar cargas hidráulicas de más de 162
m3/m2/d. La mayoría de estos lechos se configuran como t orres empacadas (biotorres) con alturas de 12 m. Es el
uso de medios sintéticos lo que permite la muy alta carga así como una mayor altura del lecho.

5. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 3 de 20





La biopelícula que crece sobre el soporte es la parte más importante de un lecho bacteriano. Los micoorganismos
de la biopelícula se alimentan de los contaminantes de las aguas residuales y los convierten en sólidos estables que
sedimentan con facilidad cuando se desprenden del soporte.

Tabla 1.- Clasificación histórica de lechos bacterianos (Adaptada de WEF 2000; WEF - ASCE 1992, 1998)

Parámetro Baja carga
(convencional)
Media carga Alta carga Muy alta
carga
Desbaste
Material de relleno
Piedra Piedra Piedra Plástico Piedra/Plástico
Carga orgánica*
(kg DBO
5/m
3
/d)

0.08 - 0.4

0.24 - 0.4

0.4 – 4.8

Hasta 4.8

>1.6 to 3.2
Carga hidráulica
(m
3
/m
2
/h)

0.04 – 0.15

0.15 – 0.4

0.4 - 1.5

0.6 - 3.6*

2.5 – 7.0* Recirculación
(%)
Mínima o no
existe
Usual

Siempre Usual No se require
generalmente
Desprendimiento Intermitente Variable Continuo Continuo Continuo
Altura relleno (m) 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 0.9 – 2.4 Hasta 12 0.9 - 6
Eliminación DBO (%)
**
80 - 85 50 - 70 65 - 85 65 - 85 40 - 65
Calidad efluente Bien nitrificada Alguna
nitrificación
Nitrificación
limitada
Nitrificación
limitada
Sin
nitrificación
* No incluye la recirculación.
** Incluyendo la decantación secundarian.


2.- DESCRIPCIÓN

En el seno del lecho filtrante, el agua residual entra en contacto con la biopelícula y con el aire, permitiendo la
disolución del oxígeno del aire en el líquido y su transferencia por difusión a la biopelícula junto con los nutrientes
presentes en al agua residual. Además, el aire entre en contacto directo con la biopelícula, ya que el lecho no debe
ser inundado.

Por tratarse de un proceso biológico aerobio, es imprescindible un s uministro de aire para el correcto
funcionamiento de la biopelícula. En instalaciones pequeñas el suministro de aire puede realizarse mediante tiro o
ventilación natural. Cuando el tiro natural es insuficiente se puede recurrir a un sistema de ventilación forzada.

El agua residual debe estar libre de sólidos grandes que podrían obstruir los poros del lecho. Como norma general,
se requiere que el agua residual bruta se someta a pretratamiento y tratamiento primario.

La recirculación del efluente tratado es habitual como herramienta operacional para garantizar la humectación del
lecho, y mantener una capacidad de tratamiento óptima. Además permite garantizar que la concentración de la
DBO en la entrada del lecho sea menor o igual que 150 mg/L. Además de evitar la proliferación de moscas y malos
olores, permite disponer de una adecuada “intensidad de aplicación” de agua residual (ver definición en apartado
3.5), tanto para el funcionamiento normal del proceso (reducción de atascos) como para el control del
desprendimiento del exceso de biopelícula.

6. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 4 de 20







Figura 1.- Esquema general de un sistema de lecho bacteriano


2.1.- Características del relleno

Como soporte de biopelícula, o relleno del lecho, actualmente se utilizan materiales de plástico con diferentes
configuraciones, bien como piezas sueltas rellenando el reactor de forma aleatoria o mediante módulos colocados
ordenadamente para formar el lecho.





Figura 2.- Varios tipos de soporte plástico usados como material de relleno de lechos bacterianos

Las principales variables del medio soporte a tener en cuenta son:

• Superficie específica: es el área del soporte disponible para el desarrollo de biopelícula por unidad de
volumen de lecho (m
2
/m
3
).
• Índice de huecos (porosidad): o fracción vacía del lecho con respecto a su volumen total. Da una idea
del espacio disponible para el crecimiento de la biopelícula y la circulación del agua y del aire. Cuanto
mayor es la carga orgánica aplicada mayor tiene que ser la porosidad intersticial dado que la biopelícula
que se producirá tendrá mayor espesor.

7. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 5 de 20






Tabla2. - Características del relleno para lechos bacterianos

Medio
plástico
Tamaño
(cm)
Densidad
(kg/m
3
)
Superficie
específica, A S
(m
2
/m
3
)
Índice de
huecos
(%)
Aplicación:
eliminación de


PIEZAS SUELTAS
DESORDENADAS


Varía


32 - 64


85 - 110


> 95


C, CN, N
Varía 48 - 80 130 - 140 > 94 N

MÓDULOS
ORDENADOS


60x60x120


32 - 80


85 - 110


> 95


C, CN, N
60x60x120 64 - 96 130 - 140 > 94 N
C: Eliminación de DBO carbonosa, DBO (C).
N: Nitrificación terciaria: eliminación de DBO nitrogenada, DBO (N).
CN: Eliminación conjunta de DBO (C) y DBO (N).

2.2.- Características de la aplicación del agua residual

La aplicación o alimentación del agua residual debe hacerse distribuyéndola lo más uniformemente posible en
toda la superficie del lecho:

• En lechos de planta rectangular se emplea un sistema fijo, constituido por tuberías y aspersores.
• En lechos de planta circular el sistema es móvil, constituido por una columna central giratoria,
de la que parten brazos radiales en los que van instaladas boquillas (incluso simples agujeros)
para la distribución del agua residual. En este caso, se puede emplear accionamiento mecánico
o hidráulico para producir el movimiento rotatorio.


Figura 3.- Izda.: sistema fijo de aplicación de agua residual. Dcha.: sistema móvil de distribución de agua
residual de brazos giratorios.

El relleno del lecho se apoya en un falso fondo que permite el paso del agua tratada. La solera del depósito, se
hace con una pendiente del 2% hacia los canales de evacuación. Estos canales pueden ser diametrales interiores o
periféricos. En este último caso la pared del depósito tiene ventanas en su base en toda la periferia para permitir la
salida del agua a la vez que la ventilación del lecho. El agua tratada y los sólidos se conducen hacia un decantador
secundario donde se separan los lodos.

2.3.- Características de la aireación

Tradicionalmente se utilizó el tiro natural para la aireación de los lechos. Para que el tiro natural funcione
adecuadamente se necesita una diferencia de temperatura aire-agua igual o mayor que 6 ºC.

Cuando en un determinado período las temperaturas del agua y del aire se igualan o aproximan mucho, la
ventilación deja de funcionar, disminuye el rendimiento del proceso y se producen problemas de malos olores, etc.
Por esta razón se suele recurrir a una ventilación forzada. Los lechos cubiertos suelen incorporar aireadores o
extractores para ventilación forzada.

8. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 6 de 20





En todo caso, y para para posibilitar el tiro hay que facilitar la entrada de aire por las aberturas inferiores del lecho,
que al menos deben representar un 2 % de la superficie del lecho.




Figura 4.-Esquema de un lecho bacteriano de planta circular con ventilación natural y relleno de módulos
plásticos


3.- DISEÑO

3.1.- Parámetros de diseño

Los parámetros claves de diseño son la carga orgánica, la carga hidráulica, la altura de relleno y la tasa de
recirculación.

Para estimar la carga orgánica se emplea:

V
LQ
C
0medio
DBOV,
=
(Ec. 1)

Donde:
C
V,DBO, = carga orgánica aplicada por unidad de volumen del lecho (k g DBO 5/m
3
/d)
Q
medio = caudal diario medio total (m
3
/d)
L
0= concentración media de DBO5 afluente al lecho bacteriano sin tener en cuenta la recirculación (kg/m
3
)
V = volumen de relleno (m
3
)

La carga hidráulica se estima mediante:

A
Q
CH
LB
= (Ec. 2)

Donde:
CH
= carga hidráulica total superficial (m/h)
Q
LB = caudal aplicado al lecho bacteriano (m
3
/h) (incluye la recirculación, ver abajo la Ec. 4)
A= superficie horizontal del lecho (m
2
)

La altura de relleno mínima requerida,
H, se obtiene mediante:

H = V/A (Ec. 3)

9. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 7 de 20





3.2.- Criterios de dimensionamiento

Para caudales de hasta 10 m
3
/d la carga orgánica será ≤ 0.1 kg DBO/m
3
/d. Para caudales entre 10 y 40 m
3
/d la carga
se aumentará linealmente de 0.1 a 0.2 kg DBO/m
3
/d. Entre 40 y 400 m
3
/d la carga se incrementará linealmente de
0.2 a 0.4 kg DBO/m
3
/d.

El relleno será de material plástico, con una superficie específica no mayor de 100 m
2
/m
3
.

La carga hidráulica con lechos de relleno plástico debería ser al menos de 0.8 m/h, considerando como caudal
aplicado el siguiente:

Q
LB = QH medio (1 + R) (Ec. 4)

Donde, R es la tasa o ratio de recirculación mínima necesaria para conseguir que el agua residual que ingresa al
lecho tenga una concentración de DBO
5 menor o igual que 150 mg/L. QHmedio es el caudal medio horario (m
3
/h). En
general, la ratio de recirculación es menor o igual que 1. Un método aproximado para estimar R es el siguiente:

1
150
0
−≥
L
R
(Ec. 5)

Cuando resulte necesaria la recirculación, se instalará una capacidad de bombeo equivalente al 100% del caudal medio total.
La altura de relleno nunca deberá ser inferior a 2 metros. Si la altura del lecho resultara de entre 2 y 4 m, será más
necesaria una buena distribución del agua en superficie, por lo que es conveniente que el relleno plástico que se
instale tenga buena distribución transversal del flujo para alargar el viaje del agua a través del lecho.

Tabla 2.- Valores de diseño de lechos bacterianos

Parámetro Q ≤ 10 m
3
/d Q ≤ 40 m
3
/d 40 m
3
/d < Q ≤ 400 m
3
/d
As (m
2
/m
3
) (plástico) ≤ 100 ≤ 100 ≤ 100
CV,DBO (kg DBO/m
3
/d) ≤ 0.10 ≤ 0.20 ≤ 0.40
CH (m/h) >= 0.8 a QHp,total
H relleno (m) Preferentemente ≥ 4, y nunca < 2 (H máxima = 8 metros)


3.2.1.- Cálculo del rendimiento

Para estimar el rendimiento en eliminación de materia orgánica se puede usar una formulación como la siguiente:

16e
V
S
0f +=
−
C
AK
SL
(Ec. 6)

Donde:
L
f = DBO5 total efluente (mg/L)
S
0 = DBO5 soluble afluente (mg/L)
A
S = superficie específica del material (m
2
/m
3
) (< 100)
K = constante cinética de eliminación superficial de DBO soluble (kg DBO
5/m
2
soporte
/d) (0.005 a 0.015)

A menos que se mida o se disponga de registros fiables de campo, la S
0 se estimará como equivalente al 50 % de la
DBO
5 total afluente al lecho sin considerar la recirculación.

3.3.- Intensidad de la aplicación (SK)

La intensidad de la aplicación instantánea, o simplemente parámetro
SK (del alemán Spülkraft, intensidad de
arrastre), se puede expresar en milímetros de agua por paso de brazo distribuidor:

60
1000
⋅⋅
=
bn
CH
SK (Ec. 7)
Donde:
SK = intensidad de la aplicación (mm/paso)

10. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 8 de 20





n = velocidad de giro (rpm)
b = número de brazos distribuidores

Se proponen los siguientes valores para el factor
SK:

Tabla 3.- Valores sugeridos de la tasa de aplicación instantánea SK
Carga orgánica
kg DBO5/m
3
/d
SK óptimo de depuración
mm/paso
SK lavado periódico
mm/paso
≤ 0.40 10 - 50 ≥ 100


En todo caso, se recomienda que para el lavado de exceso de biopelícula se aproveche los periodos de baja carga
orgánica, es decir, durante la noche o madrugada.

También, se recomienda que el rango de velocidades del motor de los brazos distribuidores sea de 1:10 a 1:20.

3.4.- Aireación forzada

La WEF-ASCE (1992, 1998) recomienda, en los casos de lechos de eliminación de materia orgánica, un suministro
de 25 kg O
2 por kg O2 requerido (75 m
3
de aire por kg de oxígeno requerido), independientemente de la altura del
lecho.

( )
globalpemedioCSLQI
,0
3
107.3 −×=
−
(Ec. 8)

Donde:
I = caudal de aire suministrado (m
3
/h)
L
0 = DBO 5 total afluente (mg/L)
S
e = DBO 5 soluble efluente (mg/L)
C
p,global = coeficiente punta global = QH p/Qmedio.


3.5.- Producción de lodos

La producción específica de lodos es proporcional a la carga orgánica aplicada. Así, para baja carga (< 0.15 kg
DBO/m
3
/d), se considera que el fango será muy mineralizado y que se producirá en bajas cantidades, pudiendo ser
admisible su arrastre por el efluente del lecho, lo que podrá hacer innecesaria la decantación secundaria.

Para cargas entre 0.15 y 0.4 kg DBO/m
3
/d, la producción específica de lodos es del orden de 0.5 kg SS/kg DBO 5,elim.
A partir de 0.4 kg DBO/m
3
/d, la producción de lodos se estimará en 0.7 5 kg SS/kg DBO 5,elim. En todos estos casos es
necesaria una decantación secundaria.

????????????
???????????? = ????????????
????????????
???????????? × ????????????
???????????????????????????????????????????????????????????? × �????????????
0 − ????????????
????????????� (Ec. 9)

Donde:
Pf = producción de lodos (kg/d)
????????????
????????????
???????????? = producción específica de lodos (kg/kg)
L0, Lf = DBO5 total afluente y efluente, respectivamente (kg/m
3
)

Tabla 4.- Producción específica de lodos en lechos bacterianos

Carga orgánica (kg DBO5/m
3
/d) Pf
a (kg SS/kg DBO5)
< 0.15 no significativa
0.15 – 0.4 0.5
> 0.4 0.75

La concentración del lodo se considerará del 1%.

11. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 9 de 20





4.- DECANTACIÓN SECUNDARIA

El óptimo diseño de los decantadores es fundamental para alcanzar el rendimiento exigido al tratamiento
secundario. Si los sólidos no son retenidos por el clarificador contribuirán a la DBO del efluente.

Para el proceso de clarificación se utilizarán decantadores estáticos, que podrán ser rectangulares o circulares. En
lechos bacterianos la concentración de SS a la salida del reactor no suele superar 150 mg/L, siendo aplicable la
teoría de sedimentación de partículas floculentas.

4.1.- Variables de diseño

• Velocidad ascensional o carga hidráulica superficial: se basa en el caudal que realmente atraviesa la
unidad, es decir, aquel que sale por el vertedero superficial de salida (caudal efluente).

A
Q
V
ASC=


Donde:

VASC = velocidad ascensional (m/h)

Q = caudal efluente (m
3
/h)

A = superficie horizontal de decantación (m
2
)

• Tiempo de retención hidráulica :

Q
hA
Q
V
TRH ==


Donde:
TRH = tiempo de retención hidráulica (horas)
h = calado bajo vertedero (m)

V = volumen útil de decantación (m
3
)
Q = Qmax (m
3
/h)

• Carga hidráulica sobre vertedero: corresponde al caudal efluente por metro lineal de longitud de vertedero
de salida.

V
V
L
Q
CH=

Donde:

CHV = carga hidráulica sobre vertedero (m
3
/h/m)

LV = longitud de vertedero (m)
Q = Q max (m
3
/h)

4.2.- Resumen de valores de diseño

En la tabla siguiente se presenta un resumen de los valores típicos de los parámetros de diseño.

Tabla 5.- Valores de diseño para los decantadores secundarios de lechos bacterianos

Parámetro Valor
Velocidad ascensional (m/h) < 0.6 (Qmediol)
< 1.5 ( Q máximo)

Carga hidráulica máxima sobre vertedero (m
3
/h/m)

< 10 (a Qmáximo)

Concentración del fango (%)

≤ 1 %

Calado mínimo bajo vertedero (m)

≥ 3.0

12. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 10 de 20





Cuando el diámetro unitario de decantador sea ≤ 5 metros se recomienda emplear decantadores sin rasquetas de
forma tronco-cónica, también llamados de flujo vertical. En estos decantadores la superficie horizontal efectiva se
establece en el punto medio de la altura existente entre la cota de entrada de agua a la unidad (es decir, saliendo
de la campana deflectora) y la cota del nivel libre del agua (ver figura siguiente).

Para facilitar la sedimentación real del lodo, la pendiente de la pared de la zona cónica responderá a un ángulo de
inclinación mayor o igual que 60º.



Figura 5.- Esquema de un decantador secundario tronco-cónico


5.- CONDICIONES TÉCNICAS PARTICULARES

Los sistemas de lechos bacterianos requieren un tratamiento previo del agua residual. Siempre es recomendable que el
grado mínimo del pretratamiento sea el de un tratamiento primario (por ejemplo, decantación). No obstante, para
caudales de hasta 100 m
3
/d puede ser suficiente un pretratamiento riguroso basado en desbaste de gruesos (20 mm),
y tamizado de finos (6 mm).

En lechos bacterianos de planta rectangular el sistema de aplicación de agua residual es fijo (sin movimiento),
constituido por tuberías y aspersores. La aplicación del agua residual se hace intermitentemente, mediante
depósito de almacenamiento y bombeo del agua residual, o bien de forma continua, mediante recirculación del
efluente.

Cuando los lechos sean de planta circular y el caudal de tratamiento sea mayor o igual que 200 m
3
/d, los brazos
distribuidores irán dotados de accionamiento mecánico mediante un motor de velocidad variable.

En el caso de lechos de baja carga orgánica (caudales menores de 50 m
3
/d) donde no se suele emplear recirculación,
la alimentación intermitente (tanto si el lecho es circular como rectangular) se puede realizar mediante cámaras
con sifones u otros dispositivos mecánicos (tipo balancín) que proporcionan una cierta intensidad en cada
aplicación para repartir uniformemente el caudal por toda la superficie del lecho.

Superficie horizontal efectiva
Entrada
h
ent
h
ent/2
h
ent
/2
h
tot
60º

13. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 11 de 20





Para caudales a partir de 50 m
3
/d, los lechos bacterianos irán dotados de recirculación de efluente. Con relleno
plástico, con una porosidad igual o mayor que 90%, se podrá recircular directamente el efluente del lecho, es decir,
sin decantar.

En cuanto al diseño de l decantador secundario se observarán los siguientes aspectos:

• El vertedero de recogida de agua decantada deberá ser de acero inoxidable 304L, sujeto a perfiles con
tornillería del mismo material.
•
En cualquier caso, se dispondrá de deflector para prevenir el escape de flotantes en el
decantador secundario.

• Las espumas y demás flotantes retirados no se retornarán jamás a cabecera de planta o al pozo de
bombeo.
• Todos los pasamuros y tramos que vayan a quedar definitivamente embutidos en soleras o cimentaciones
serán de acero inoxidable 304L.
• El cálculo estructural deberá contemplar el vaciado de l decantador.
• Desde el decantador secundario el agua tratada se trasladará por gravedad hasta la obra de desagüe al
medio, que dispondrá de una arqueta para anular la formación de espumas, y una válvula anti-retorno,
para evitar cualquier flujo inverso.


6.- ESPECIFICACIONES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA
TEXTIL

En general, cualquier residuo orgánico que puede ser tratado con éxito por otros procesos biológicos aerobios,
también se puede tratar en lechos bacterianos. Además, de las aguas residuales domésticas, esto también incluye
las aguas residuales que puedan provenir de industrias textiles , procesamiento de alimentos, y ciertos procesos
farmacéuticos.

Las aguas residuales industriales, que no pueden ser tratad as, son aquellas que contienen concentraciones
excesivas de materiales tóxicos. Por ejemplo, los residuos de plaguicidas, metales pesados y residuos fuertemente
ácidos o alcalinos son todos materiales tóxicos.

Como ejemplo de la aplicabilidad de los lechos bacterianos a aguas residuales relacionadas con la industria textil
está el trabajo de Kornaros y Lyberatos (2001) que evaluaron un lecho bacteriano para tratar las aguas residuales
de una industria de fabricación de tintes orgánicos. Previo al tratamiento secundario las aguas residuales pasaban
por un tratamiento físico-químico empleando cal y sulfato ferroso. La eficiencia del lecho bacteriano osciló entre
60 y 70% para una carga hidráulica de 1,1 m
3
/m
2
/d y llegó hasta 80 -85% para una carga hidráulica de 0,6 m
3
/m
2
/d.
Los microorganismos del lecho bacteriano presentaron la capacidad de eliminar de manera eficiente DQO hasta
niveles de 36000 mg/L, bajo condiciones aerobias a valores de pH entre 5,5 y 8,0. Dependiendo de las condiciones
de funcionamiento del sistema, aproximadamente d el 30% al 60% de la reducción total de DQO se debió al arrastre
con aire causado por el suministro de aire en la parte inferior del filtro, mientras que el resto de la DQO se eliminó
claramente a través de la acción biológica.

Otros han estudiado lechos bacterianos con cultivos mixtos de hongos y bacterias (Novotny et al., 2011). La baja
eficiencia de la eliminación de tinte por las comunidades bacterianas mixtas y las altas tasas de decoloración por
hongos (
Irpex lacteus) sugieren que una combinación de ambos procesos puede ser una opción de tratamiento de
aguas residuales textiles que contienen colorantes y altas concentraciones de compuestos orgánicos. Las bacterias
fueron capaces de eliminar colorantes mono-azo pero no otros tintes químicamente diferentes; mientras que las
tasas de decoloración utilizando
Irpex lacteus superó el 90% en menos de una semana, independientemente de la
estructura del colorante. Se demostró un gran potencial del uso combinado de hongos y sistemas tradicionales de
bacterias tradicionales para la bio-remediación de aguas residuales textiles.


7.- PARÁMETROS Y ESTRATEGIAS DE CONTROL

Una vez que el crecimiento biológico se ha establecido sobre el medio y la planta está en "funcionamiento normal",
se requiere muy poco control operativo de rutina.

Una observación visual diaria y detallada es importante y necesario. Entre los elementos a comprobar todos los días
se tiene:

• Cualquier indicio de encharcamiento superficial

14. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 12 de 20





• Presencia de moscas
• Malos olores
• Obstrucción de orificios de salida del agua residual en los brazos distribuidores
• Vibración de los brazos distribuidores
• Fugas en la columna central de alimentación

Ocasionalmente, los drenajes inferiores deben ser revisados por acumulación de residuos, con el fin de evitar
paralizaciones.

El funcionamiento de los decantadores está relacionado con el del lecho. Si el sistema de recirculación lo permite,
es buena idea recircular efluente del lecho al decantador primario. Esta es una medida muy eficaz como estrategia
de control de malos olores. El caudal de recirculación aumentará la carga hidráulica en el decantador primario, por
lo que habrá que estar seguros de que la carga hidráulica se mantiene dentro de los límites de diseño.

La recirculación durante los períodos de bajo caudal en el día y la noche puede ayudar a: mantener humectado el
crecimiento bacteriano, reducir al mínimo el desarrollo de moscas y lavar el exceso de biopelícula.

Por otra parte, puede ser necesario reducir o detener la recirculación durante los períodos de caudal elevado para
evitar problemas de sobre carga hidráulica al decantador secundario.

7.1.- Parámetros de control del efluente

En el efluente del decantador secundario se debe controlar el nivel de materia orgánica (DBO, DQO) y de sólidos
en suspensión (SS, turbidez).

Mediante el uso de sondas en continuo tanto para medir materia orgánica a través del parámetro SAC-254 como
sólidos en suspensión o turbidez se agiliza y facilita el control del proceso.

En el caso de que se utilice aireación forzada, será de importancia el control de la concentración de oxígeno disuelto
(OD). Para realizarlo se usará una sonda de OD. En las plantas de mayor tamaño la aireación suele estar
automatizada, de manera que, en función de la concentración de OD, los equipos de aireación arrancarán o pararán.
Además, si se dispone de variadores de frecuencia se regulará el caudal de aire suministrado.


8.- PROBLEMAS DE EXPLOTACIÓN

En la siguiente tabla se recoge una serie de problemas de explotación que podrían presentarse durante el
funcionamiento de un lecho bacteriano. En la tabla también se recoge las causas y soluciones a los problemas o
fallos operacionales.

PROBLEMA OPERACIONAL CAUSA SOLUCIÓN
Malos olores del lecho Exceso de carga orgánica que
causa descomposición anaerobia
en el filtro.
Reducir la carga; aumentar la
reducción de DBO en decantadores primarios; mejorar
las condiciones aeróbicas en las
unidades de tratamiento mediante
la adición de oxidantes químicos,
pre-aireación, recirculación del
efluente de la planta, o aumento
de aireación en los desarenadores
aireados; tratar los gases; utilizar
medios de plástico en lugar de
piedra o grava.

15. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 13 de 20





Ventilación inadecuada Aumentar la carga hidráulica para
lavar el exceso de crecimiento
biológico; eliminar residuos de los
canales de efluente, drenajes
inferiores, y la parte superior del
relleno; desatascar tuberías de
ventilación; reducir la carga
hidráulica si se inundan drenajes;
instalar ventiladores para inducir
el tiro a través del filtro;
comprobar si hay obstrucción de
filtro resultante de la degradación
del medio.
Encharcamiento del medio Crecimiento biológico excesivo o
materia extraña en o sobre el filtro
Reducir la carga orgánica;
aumentar la carga hidráulica para
aumentar desprendimiento;
utilizar corriente de alta presión de
agua para limpiar la superficie del
filtro; mantener 1 a 2 mg/L de
cloro residual en el filtro durante
varias horas; inundación del filtro
durante 24 horas; dejar fuera de
servicio el filtro para que se seque
el relleno; reemplazar el medio en
caso de necesidad; eliminar los
residuos.
Presencia de moscas Inadecuada humectación del
medio filtrante.
Aumentar la carga hidráulica;
utilizar abertura en el extremo de
los brazos distribuidores para
rociar las paredes de filtro; inundar
filtro durante varias horas cada
semana durante la temporada de
moscas; mantener 1-2 mg/L de
cloro residual en el filtro durante
varias horas.
Mala limpieza del entorno Cortar el césped circundante y
eliminar las malas hierbas y
arbustos.
Formación de hielo Baja temperatura de las aguas
residuales
Disminución de recirculación;
utilizar flujo de alta presión de agua para quitar el hielo de
orificios, boquillas y los brazos del distribuidor; reducir el número de filtros en servicio, siempre y cuando todavía se pueden cumplir los límites de efluentes; reducir el
tiempo de retención en unidades
de pretratamiento y tratamiento
primario; construir cortavientos o
cubiertas.
Distribuidor rota lentamente o se
detiene
Caudal insuficiente para mover
distribuidor
Aumentar la carga hidráulica;
cierre de chorros inversos.
Brazos u orificios obstruidos Lavar brazos abriendo cierres
finales; reducir sólidos en el
afluente; lavar orificios.
Taponamiento del tubo de
ventilación del distribuidor
Quitar el material de la tubería de
ventilación mediante varilla o
lavado; eliminar sólidos de las
aguas residuales del afluente.
Brazos distribuidores no nivelados Ajustar los cables tirantes
El distribuidor, o alguna parte de
este, golpea o roza el medio.
Nivelar el medio; retirar parte del
relleno.

16. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 14 de 20






BIBLIOGRAFÍA




ATV-Standard A-135 (1989) “Principles for the dimensioning of Biological Filters and Biological Contactors with
Connection Values over 500 Population Equivalents”.

CANTER S. “ Water World, Continuing education. Trickling filters” www.WaterWorldCE.com, diciembre 2014.

CRITES, R. y G. TCHOBANOGLOUS (2000) “Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones”. McGraw -Hill,
Interamericana, S.A., Santafé de Bogotá, Colombia. ISBN 958-1-0042-4.

DAVIS, M. L. (2010) “Water and wastewater engineering. Design principles and practice”. McGraw-Hill Companies,
Inc. (USA).

GLUMRB (2004) “Recommended Standards for Wastewater Facilities”, Great Lakes–Upper Mississippi River Board of
State and Provincial Public Health and Environmental Managers, Health Education Services, Albany, New York.

KORNAROS M. and LYBERATOS G. (2001). “Biological treatment of wastewaters from a dye manufacturing company
using a trickling filter”. 7th International Conference on Environmental Science and Technology Ermoupolis, Syros
island, Greece – Sept. 2001.

METCALF & EDDY (1995) "Ingeniería de Aguas Residuales. Tratamiento, vertido y reutilización”. McGraw-Hill –
Interamericana, Madrid (España).

METCALF & EDDY (2003) “Wastewater Engineering: Treatment and Reuse”, 4th ed., McGraw-Hill, Boston (USA).

MOPU (1978) “Anteproyecto para la redacción de proyectos de abastecimiento y saneamiento a poblaciones
(NRPASP)”. Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo del gobierno de España. Documento no publicado. Madrid
(España).

NOVOTNY C., SYOBODOVÁ K., BENADA O., KOFRONOVÁ O., HEISSENBERGER A., FUCHS W. (2011). “Potential of
combined fungal and bacterial treatment for color removal in textile wastewater”. Bioresource Technology 102:
879–888.
PETTIT, M. V. (2006) “Rectangular Clarifiers” in Clarifier Design, 2nd ed., Water Environment Federation Manual of
Practice No. FD-8.

PRIDESA (1995) "Tratamiento biológico de las aguas residuales"; Autores: Ronzano, E.; Dapena, J.L.; Editorial Díaz de
Santos; Madrid.

U.S. EPA (1992) “Manual of wastewater treatment/disposal for small communities”. EPA/625/R -92/005. Washington,
DC.

U.S. EPA (1992) “Summary Report. Small community water and wastewater treatment.” EPA/625/R-92/010. Office
of Research and Development. Washington, DC.

VESILIND, P. A. (2003) “Wastewater Treatment Plant Design”, © Water Environment Federation. Alexandria, VA
(USA).

WEF (2000). “Aerobic fixed-growth reactors”.
©
Water Environment Federation, Alexandria, VA (USA).

WEF - ASCE (1992, 1998) "Design of municipal wastewater treatment plants"; Water Environment Federation; and
the American Society of Civil Engineering; Volume I; 1592 págs.

WPCF (1986) "O & M of Trickling Filters, RBCs, and Related Processes” Manual of Practice OM-10, Operation and
Maintenance Series". Water Pollution Control Federation, Technical Practice Committee Control Group; Alexandria,
VA (USA).

17. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 15 de 20






ANEXO 1

ESTIMACIÓN DE SUPERFICIES NECESARIAS



1.- SUPERFICIE NECESARIA PARA REACTOR BIOLÓGICO

En la siguiente tabla se presenta la demanda de superficie para un lecho bacteriano de media carga (eliminación
de materia orgánica) para diferentes tamaños de la industria t extil expresado en términos de caudal medio de
tratamiento. Se considera que habrá un tanque previo de homogenización o regulación de caudal y concentración.

El criterio principal para determinar la superficie es la carga hidráulica cuyo valor no será inferior a 0.8 m/h.

Se hace el cálculo para los casos sin recirculación (R = 0) y con recirculación de efluente al 50% (R = 0.50).

Tabla 1.- Superficie mínima de lecho bacteriano

Caudal
Superficie
R = 0 R = 0.5
(m
3
/d) (m
2
) (m
2
)
400 21 31
800 42 63
2000 104 156


2.- SUPERFICIE NECESARIA PARA LA DECANTACIÓN SECUNDARIA

Para estimar la superficie necesaria de decantación se emplearán los siguientes criterios de diseño:

Velocidad ascensional a Q
medio (VASC) = 0.6 m/h
Calado mínimo = 3.00 m

Los resultados se presentan en la siguiente tabla:

Tabla 2.- Superficie necesaria para la decantación secundaria en función del caudal a tratar

Caudal Superficie
(m
3
/d) (m
2
)
400 28
800 56
2000 139


Finalmente, la superficie necesaria mínima para el “tratamiento secundario” se obtiene de sumar la superficie de
reactor más la de decantación. Los resultados se presentan en la siguiente tabla:





Tabla 3.- Superficie total mínima necesaria de tratamiento secundario (reactor + decantación)

18. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 16 de 20





Caudal
Superficie
R = 0 R = 0.5
(m
3
/d) (m
2
) (m
2
)
400 49 59
800 98 119
2000 243 295

19. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 17 de 20





ANEXO 2

DESCRIPCIÓN GRÁFICA DE UNIDADES DE PROCESO




Figura 1
Lecho bacteriano (filtro percolador, filtro de riego) de planta circular.


Figura 2
Detalle de un brazo distribuidor con orificios para la salida del agua residual.

20. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 18 de 20






Figura 3
Sistema de falso fondo para retener y soportar el material de relleno de un lecho bacteriano.


Figura 4
Detalle de boquillas de descarga en un lecho dotado con brazos principales y secundarios, éstos entran en
funcionamiento cuando la carga hidráulica es elevada (Tomada de McNish Co. 2009).


Figura 5
Aspecto general de una PTAR que incluye un lecho bacteriano de planta circular como tratamiento secundario.

21. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 19 de 20






Figura 6
Lecho bacteriano de planta rectangular.



Figura 7
Detalle de un sistema de riego de agua residual empleado en lecho bacteriano de planta rectangular.

22. LECHOS BACTERIANOS FT-BIO-003 Pág. 20 de 20






Figura 8
Detalle del proceso constructivo: fase de instalación del relleno en un lecho bacteriano.



Figura 9
Aspecto general de una PTAR que incluye 4 lechos bacterianos en paralelo como tratamiento secundario.