Contactor biológico rotatorio

Un contactor biológico rotatorio o RBC es un proceso de tratamiento biológico de película fija utilizado en el tratamiento secundario de aguas residuales después del tratamiento primario . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} El proceso de tratamiento primario implica la eliminación de arena , gravilla y material grueso en suspensión a través de un proceso de cribado, seguido de la sedimentación de los sólidos en suspensión. El proceso RBC permite que las aguas residuales entren en contacto con una película biológica para eliminar los contaminantes en las aguas residuales antes de la descarga de las aguas residuales tratadas al medio ambiente , generalmente un cuerpo de agua (río, lago u océano). Un contactor biológico rotatorio es un tipo de proceso de tratamiento secundario (biológico). Consiste en una serie de discos paralelos muy próximos entre sí montados en un eje giratorio que se sostiene justo por encima de la superficie de las aguas residuales. Los microorganismos crecen en la superficie de los discos donde tiene lugar la degradación biológica de los contaminantes de las aguas residuales.

Los contactores biológicos rotatorios (RBC) son capaces de soportar picos de carga orgánica. Para tener éxito, los microorganismos necesitan oxígeno para vivir y alimento para crecer. El oxígeno se obtiene de la atmósfera a medida que los discos giran. A medida que los microorganismos crecen, se acumulan en el medio filtrante hasta que se desprenden debido a las fuerzas de cizallamiento que ejercen los discos giratorios en las aguas residuales. El efluente del RBC pasa luego por un clarificador donde los sólidos biológicos desprendidos en suspensión se sedimentan como lodo. ^{[ 6 ]}

Operación

Sección transversal esquemática de la superficie de contacto del medio de lecho en un contactor biológico rotatorio (RBC) ^{[ 7 ].}

Los paquetes giratorios de discos (conocidos como medio filtrante) se encuentran en un tanque o canaleta y giran entre 2 y 5 revoluciones por minuto. ^{[ 8 ]} Los plásticos comúnmente utilizados para el medio filtrante son polietileno , PVC y poliestireno expandido . El eje se alinea con el flujo de aguas residuales de manera que los discos giran perpendicularmente al flujo, y generalmente se combinan varios paquetes para formar un tren de tratamiento. Aproximadamente el 40 % del área del disco está sumergida en las aguas residuales. ^{[ 9 ]}^{: Cap. 2}

El crecimiento biológico se adhiere a la superficie del disco y forma una capa de limo. Los discos entran en contacto con las aguas residuales y el aire atmosférico para su oxidación mientras giran. La rotación ayuda a desprender el exceso de sólidos. El sistema de discos se puede configurar en serie para obtener prácticamente cualquier tiempo de retención o grado de eliminación requerido. Dado que los sistemas están configurados en etapas, el cultivo de las etapas posteriores puede aclimatarse a los materiales de degradación lenta. ^{[ 9 ]}^{: Cap. 2}

Los discos consisten en láminas de plástico de entre 2 y 4 m de diámetro y hasta 10 mm de espesor. Se pueden disponer varios módulos en paralelo o en serie para satisfacer los requisitos de flujo y tratamiento. Los discos se sumergen en aguas residuales hasta aproximadamente el 40 % de su diámetro. Aproximadamente el 95 % de la superficie se encuentra alternativamente sumergida en aguas residuales y expuesta a la atmósfera sobre el líquido. El sustrato carbonáceo se elimina en la etapa inicial del RBC. La conversión de carbono puede completarse en la primera etapa de una serie de módulos, y la nitrificación se completa después de la quinta etapa. La mayoría de los diseños de sistemas RBC incluyen un mínimo de 4 o 5 módulos en serie para lograr la nitrificación de las aguas residuales. A medida que la biomasa del biofilm cambia de metabolizar carbono a nitrificar, se observa un cambio de color de gris/beige a marrón, como se ilustra en la foto adjunta.

Las biopelículas , que son formaciones biológicas que se adhieren a los discos, asimilan la materia orgánica (medida como DBO5) presente en las aguas residuales. La aireación se produce por la rotación, que expone el material filtrante al aire tras su contacto con las aguas residuales, facilitando así la degradación de los contaminantes eliminados. El grado de tratamiento de las aguas residuales depende de la superficie del material filtrante y de la calidad y el volumen de las aguas residuales de entrada.

Los biorreactores rotatorios (RBC) suelen alcanzar los siguientes parámetros de efluente para aguas residuales tratadas: DBO5: 20 mg/L, Sólidos en Suspensión: 30 mg/L y Nitrógeno Amoniacal: 20 mg/L. Consumen muy poca energía y generan poco ruido debido a la baja velocidad de rotación del rotor (2-5 RPM). Generalmente se consideran sistemas muy robustos y de bajo mantenimiento. Se pueden lograr mejores parámetros de efluente añadiendo un filtro de pulido terciario después del RBC para reducir la DBO5, los Sólidos en Suspensión y el Nitrógeno Amoniacal. Una etapa adicional de UV o cloración puede lograr parámetros de efluente que hagan que el agua sea apta para riego o descarga de inodoros.

Aclaración secundaria

Los clarificadores secundarios que siguen a los RBC tienen un diseño idéntico al de los tanques de humus convencionales, como los que se utilizan después de los filtros percoladores . El lodo se retira generalmente a diario o se bombea automáticamente al tanque de sedimentación primaria para su co-sedimentación. La retirada regular del lodo reduce el riesgo de que se desarrollen condiciones anaeróbicas en su interior, con la consiguiente flotación del lodo debido a la liberación de gases.

Historia

El primer contactor biológico rotatorio (RBC) se instaló en Alemania Occidental en 1959; posteriormente se introdujo en Estados Unidos y Canadá. ^{[ 9 ]}^{: Cap. 2: Historia} En Estados Unidos, los contactores biológicos rotatorios se utilizan en industrias que producen aguas residuales con alta demanda bioquímica de oxígeno (DBO) (por ejemplo, la industria petrolera y la industria láctea). En el Reino Unido, los primeros RBC de PRFV, fabricados por KEE Process Ltd., originalmente conocida como KLARGESTER, datan de 1955.

Un biorreactor de lecho fijo diseñado correctamente produjo un efluente final de muy alta calidad. Sin embargo, tanto la carga orgánica como la hidráulica debían considerarse en la fase de diseño.

En la década de 1980, se detectaron problemas en Estados Unidos que llevaron a la Agencia de Medio Ambiente a encargar una serie de informes.

Estos informes identificaron varios problemas y criticaron el proceso RBC. Un autor sugirió que, dado que los fabricantes estaban al tanto del problema, este se resolvería, y recomendó que los ingenieros de diseño especificaran una vida útil prolongada.

Severn Trent Water Ltd, una importante compañía de agua del Reino Unido con sede en la región de Midlands, empleó los RBC como proceso preferido para sus pequeñas obras, que suman más de 700 emplazamientos. Por consiguiente, una larga vida útil era esencial para cumplir con la normativa.

Este problema fue resuelto satisfactoriamente por Eric Findlay, ingeniero certificado, cuando trabajaba para Severn Trent Water Ltd en el Reino Unido, tras un período de fallos en varias plantas. Como resultado, el problema de los fallos prematuros se comprendió plenamente a principios de la década de 1990, cuando se identificaron los procesos y los problemas hidráulicos adecuados para producir un efluente nitrificado de alta calidad.

Existen otros documentos que abordan el tema de los RBC. Findlay también desarrolló un sistema para reparar RBC defectuosos, lo que permite extender la vida útil del eje y del bastidor hasta 30 años, basándose en el bastidor diseñado por Cranfield. Cuando se requiere capacidad adicional, se utilizan bastidores intermedios. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Véase también

Referencias

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↑ CC Lee y Shun Dar Lin (2000). Manual de cálculos de ingeniería ambiental (1.ª ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-038183-6.
↑ Tchobanoglous, G., Burton, FL, y Stensel, HD (2003). Ingeniería de aguas residuales (tratamiento, eliminación y reutilización) / Metcalf & Eddy, Inc (4.ª ed.). McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-041878-0.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
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↑ Evolución mecánica del contactor biológico rotatorio en el siglo XXI por D. Mba, Escuela de Ingeniería, Universidad de Cranfield
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↑ Findlay GE (1993) “Selección y diseño de contactores biológicos rotativos y lechos de juncos para pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales” Proc., Instn Civ Engrs, Wat., Marit.,& Energy 193 101 Dic 237-246
↑ Sitio web del proceso KEE (1993) https://www.keeservices.com/about/

Enlaces externos

Criterios de diseño para contactores biológicos rotatorios
Implementación de soluciones de contactores biológicos rotativos
Aplicación del proceso de contactor biológico rotatorio
Departamento de Recursos Naturales de Wisconsin - Certificación de Operador de Aguas Residuales. Tratamiento Biológico - Guía de Estudio sobre Procesos de Crecimiento Adherido, Edición de febrero de 2016
Centro de Capacitación Ambiental de Penn State Harrisburg - Capacitación para la Certificación de Operadores de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales - Módulo 21: Contactores Biológicos Rotativos

[Grady-1] CP Leslie Grady, Glenn T. Daigger y Henry C. Lim (1998). Tratamiento biológico de aguas residuales (2.ª ed.). CRC Press. ISBN 0-8247-8919-9.

[Lee-2] CC Lee y Shun Dar Lin (2000). Manual de cálculos de ingeniería ambiental (1.ª ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-038183-6.

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[Spellman-4] Frank R. Spellman (2000). Manual estándar de Spellman para operadores de aguas residuales . CRC Press. ISBN 1-56676-835-7.

[5] Evolución mecánica del contactor biológico rotatorio en el siglo XXI por D. Mba, Escuela de Ingeniería, Universidad de Cranfield

[Steel-6] Steel, EW; McGhee, Terence J. (1979). Suministro de agua y alcantarillado (Quinta ed.). Nueva York: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-060929-2.^{: 492–493}

[7] Beychok, Milton R. (1967). Residuos acuosos de plantas petroleras y petroquímicas (1.ª ed.). John Wiley & Sons. pág. 262. LCCN 67019834 .

[8] "Visualización de documentos (PURL) | NSCEP | US EPA" . nepis.epa.gov . Consultado el 30 de abril de 2026 .

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[10] Findlay GE (1993) “Selección y diseño de contactores biológicos rotativos y lechos de juncos para pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales” Proc., Instn Civ Engrs, Wat., Marit.,& Energy 193 101 Dic 237-246

[11] Sitio web del proceso KEE (1993) https://www.keeservices.com/about/

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