FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTEEl Filtro Anaerbico puede ser operado ya sea con flujo ascendente o descendente. Se recomienda el modo de flujo ascendente porque hay un menor riesgo de que la biomasa fijada sea arrastrada.

T2- Filtro anaerbico (en lnea). Compendio de sistemas y tecnologas de saneamiento. Disponible en http://www.alianzaporelagua.org/Compendio/tecnologias/t/t2.html. Consultado 09 sep. 2013.

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La eficiencia de remocin de carga contaminante en un sistema de tratamiento de aguas residuales viene dada por:

Donde:

E: Eficiencia de remocin del sistema [%] S: Carga contaminante de salida [mg DQO, DBO5 o SST/l] S0: Carga contaminante de entrada [mg DQO, DBO5 o SST/l]

Muchos son los factores que afectan las eficiencias de remocin de carga contaminante en este tipo de tratamiento, ya que la anaerobiosis es un proceso complejo sobre cuya naturaleza constantemente se hacen nuevos descubrimientos y se revalan teoras. Entre estos factores podemos contar [Young, 1991]:

El Tiempo de Residencia Hidrulico (TRH). El medio de soporte (rea superficial, porosidad, altura del lecho). Configuracin de los reactores. Temperatura, pH y de nutrientes.

PRINCIPALES PASOS PARA EL DISEO

TIEMPO DE RESIDENCIA HIDRULICO.

El tiempo de residencia hidrulico, parece ser el principal factor que influye en el rendimiento de los filtros anaerobios de flujo ascendente. Tiempos de retencin altos favorecen el contacto ntimo tanto de la pelcula como del floc granular suspendido, lo que se refleja en una mayor produccin de microorganismo y una mayor eficiencia de remocin de contaminantes [Young, 1991]. Lina Marcela Parra Rodrguez. (2006). Operacin de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) hasta alcanzar el estado estable. Tesis Ingeniera Qumica. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera y Arquitectura. 6-7 p.

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Los estudios han demostrado que el TRH es el parmetro de diseo ms importante que afecta el desempeo del filtro. Lo normal y recomendable es un TRH de entre 0.5 y 1.5 das.

T2- Filtro anaerbico (en lnea). Compendio de sistemas y tecnologas de saneamiento. Disponible en http://www.alianzaporelagua.org/Compendio/tecnologias/t/t2.html. Consultado 09 sep. 2013.

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Otras fuentes:

1. Tpicamente TRH vara de 0.5 - 4 das y las tasas de carga vara desde 5 hasta 15 kg DQO/m3-day.

Heinz, Peter. Introduction in the technical design for anaerobic treatment systems. 33 p.

2. De acuerdo al Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia., en la tabla E.4.29 aparecen los valores de tiempo de retencin hidrulica que se deben usar:

Tabla 1. TRH para diseo de filtros anaerobios Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia. E-85 p.__________________________________________________________________

DETERMINACIN DEL VOLUMEN

Para el clculo del volumen til de los filtros anaerobios, se emplea la ecuacin:

V = Q * TRH

Donde:

V = Volumen til del medio de soporte, m3Q = Caudal de diseo de los filtros anaerobios, m3/hT = Tiempo de retencin hidrulico, h

Navarro, J. S. 2008. Diseo, construccin y evaluacin de filtros anaerobios de flujo ascendente para el tratamiento de las aguas residuales provenientes de la lavandera y del casino en el campamento Payoa de Petrosantander (Colombia) Inc. Universidad Industrial de Santander, Facultad de Ciencias. 19 p.

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Otra forma de calcular el volumen puede ser en funcin de la norma brasilera NBR 13969 (1997): Unidades de tratamento complementar e disposio final dos efluentes lquidos - Projeto, construo e operao, la cual describe:

Donde:

N = habitantes contribuyentes al sistema (hab)C = Contribucin en litros por habitante (L* hab/da) de acuerdo a la tabla 2.T = Tiempo de Retencin Hidrulica, en das, conforme a la tabla 3.

Tabla 2. Contribucin diaria de agua residual y de carga orgnica por tipo de predio y ocupantes.

PredioUnidadContribucin (L/d)Contribucin de carga orgnica g DBO5,20/d

Ocupantes Permanentes

Residencia

Estndar altoPersona16050

Estndar medioPersona13045

Estndar bajoPersona10040

Hotel (excepto lavandera y cocina)Persona10030

Alojamiento temporalPersona8030

Ocupantes Temporales

Fabrica en General Persona7025

OficinaPersona5025

Edificio Pblico o ComercialPersona5025

Escuela (externo) y local de larga estanciaPersona5020

BaresPersona66

Restaurantes y SimilaresPersona2525

Cinemas, teatros y locales de corta permanenciaPersona21

Sanitarios Pblicos1 Persona480120

Slo el acceso abierto a la (estacin pblica de autobuses, de ferrocarril, reas pblicas, sedes de eventos deportivos del estadio etc.

Tabla 3. Tiempo de retencin hidrulica de las aguas residuales (T), para el caudal y la temperatura de las aguas residuales (en das)

SalidaL/daTemperatura media del mes ms frio

25 C

Hasta 15001.171.00.92

1 501 a 3 0001.080.920.83

3 001 a 4 5001.00.830.75

4 501 a 6 0000.920.750.67

6 001 a 7 5000.830.670.58

7 501 a 9 0000.750.580.5

>90000.750.50.5

ABNT-Associao Brasileira de Normas Tcnicas. NBR 13969. Tanques spticos - Unidades de tratamento complementar e disposio final dos efluentes lquidos - Projeto, construo e operao. 4 p.

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DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO ANAEROBIO

De acuerdo a la configuracin norma brasilera NBR 13969 (1997): Unidades de tratamento complementar e disposio final dos efluentes lquidos - Projeto, construo e operao.

Filtro anaerbio de leito fixo com fluxo ascendente; filtro anaerbioFiltro Anaerobio de lecho fijo con flujo ascendente

NOTA - El volumen til mnima del lecho del filtro debe ser 1000 L.

La altura del lecho de filtro, que ahora incluye la altura del falso fondo, se debe limitar a 1,20 m.

La altura del falso fondo se debe limitar a 0,60 m, ya incluyendo el espesor de la losa.

Falso fondo de la construccin: si hay dificultades construccin de falso fondo, todo el volumen del lecho puede ser llenado con medio de filtrante. En este caso, el agua residual debe ser introducida en la parte inferior, distribuido a travs de tubos perforados, (ver anexo B, figuras B.2 y B.3 de la norma citada).

ALTURA TOTAL

La altura total del filtro anaerbico, en metros se obtiene por la ecuacin:

Donde:

H es la altura total del filtro anaerbico interior;h es la altura total del lecho de filtro;h1 es la altura de la canaleta de colecta;h2 es la altura libre (variable).

(Ver anexo B, figura B.5 de la norma citada):

Cada de presin hidrulica entre el tanque y sptico filtro anaerobio

La prdida de carga hidrulica que se espera que entre el nivel tanque sptico mnimo y el nivel mximo en el filtro anaerbico es 0,10 m.

ABNT-Associao Brasileira de Normas Tcnicas. NBR 13969. Tanques spticos - Unidades de tratamento complementar e disposio final dos efluentes lquidos - Projeto, construo e operao.

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Otra forma de dimensionar es:

De acuerdo al Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia, se recomiendan las siguientes proporciones geomtricas para filtros anaerobios:

h = 0.10HP = 0.15HVr3 = 0.66 AbaseH

Filtros CircularesFiltros Rectangulares

Abase = D / 4D 2HD = 3dAbase = Lbb L 3bL 2Hl = ( L 0.5b) y de l coincide con de L0.6 m H 1.80 m

Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia. E-86 p.

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CARGA ORGNICA VOLUMTRICA

Donde:

L = Carga orgnica volumtrica [kg/m3.d] S0 = Concentracin contaminante del afluente [mg/l] TRH: Tiempo de Retencin Hidrulico () (das)

Segn Young, en el diseo de filtros anaerobios las cargas orgnicas volumtricas no exceden por lo general los 12 kg/m3.d, a menos que se traten aguas con cargas contaminantes que excedan los 12000 mg DQO/l, lo que segn l, implica que existe una concentracin por encima de la cual el diseo de los filtros queda limitado por la carga y por debajo de la cual queda limitado por el TRH. Young tambin afirma que la concentracin contaminante del afluente no afecta en forma considerable el rendimiento de los filtros en un rango aproximado de entre 3000 y 12000 mg DQO/l. Esto probablemente se deba a la naturaleza mezclada de la fase lquida dentro de los filtros anaerobios [Young, 1991].

Lina Marcela Parra Rodrguez. (2006). Operacin de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) hasta alcanzar el estado estable. Tesis Ingeniera Qumica. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera y Arquitectura. 7, 8 p.

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MEDIO DE SOPORTE

La superficie especfica del medio parece tener un efecto menor en el rendimiento de los filtros anaerobios de flujo ascendente, pero este beneficio generalmente no es suficiente para incrementar el rea superficial ms all de 100 m2/m3 [Young, 1991].

Para el relleno de filtros anaerobios se han ensayado diferentes tipos de materiales entre los que podemos contar gravilla, materiales cermicos, cilindros y esferas plsticas perforadas, mdulos tubulares de flujo cruzado o de flujo vertical, bamb, etc.

El material de relleno ms utilizado es la grava, debido esencialmente a su bajo costo y a su facilidad de adquisicin. Sin embargo, estudios han demostrado que el empleo de materiales plsticos tubulares permite el tratamiento de aguas residuales con una mayor carga orgnica y con una ms alta concentracin de slidos, ya que son materiales de una mayor porosidad y permiten una mejor distribucin de flujo.

Lina Marcela Parra Rodrguez. (2006). Operacin de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) hasta alcanzar el estado estable. Tesis Ingeniera Qumica. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera y Arquitectura. 8 p.

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De acuerdo al Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia, se recomienda:

Se recomienda que los filtros anaerobios estn cargados en su totalidad con elementos de anclaje, salvo el 15% superior de su profundidad total. Esta zona superior sirve para homogeneizar la salida evitando los canales preferenciales de flujo. En filtros anaerobios de menos de 1.50 m de dimetro no hay ningn elemento colector en la superficie de esta zona para conducir el efluente hacia la salida. En unidades de dimetro mayor de 1.5 m, se recomienda una canal de bordes aserrados colocada al nivel de la superficie y en sentido diametral, para conducir uniformemente el efluente al orificio de salida.

El flujo entra al lecho poroso por el fondo del mismo y debe ser distribuido radialmente en forma uniforme, para este fin habr un difusor en el fondo del lecho, al cual llega el flujo mediante un tubo o ducto, instalado dentro o fuera del cuerpo de la unidad.

Como medio de anclaje para los filtros anaerobios, se recomienda la piedra: triturada angulosa, o redonda (grava); sin finos, de tamao entre 4 cm y 7 cm.

En caso de que el ingeniero utilice otro tipo de medio, debe sustentar los valores del parmetro que vaya a utilizar en su diseo.

Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Colombia. E-86 p.

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TEMPERATURA, pH Y NUTRIENTES

Los filtros anaerobios generalmente operan satisfactoriamente en el rango mesofilico de temperaturas, es decir, entre 25 y 38 C [Young, 1991]. En cuanto al control de Ph, los filtros anaerobios presentan buena capacidad autorreguladora. Los nutrientes deben ser adecuados para el desarrollo de las bacterias metanognicas. Generalmente se acepta que el nitrgeno y el fsforo son los elementos que ms tienen que ver con el desarrollo de los microorganismos dentro de un sistema anaerobio. El requerimiento de nutrientes del sistema es descrito generalmente por la relacin (relacin mnima):

Donde: DQOentrada: Concentracin de sustrato del afluente. N y P: Concentracin de Nitrgeno y Fsforo en la alimentacin

Generalmente en la dicha relacin solo se toman en cuenta los requerimientos de nitrgeno, ya que el requerimiento de fsforo es de una magnitud que solo implicaciones econmicas menores. Nutrientes diferentes al Nitrgeno y al Fsforo, como Hierro, Nquel, Magnesio, Calcio, Bario,Cobalto y Sulfatos, son esenciales para los procesos anaerbicos. Su influencia se hace notar en aspectos como la floculacin, la precipitacin del sulfuro (en el caso del hierro) y el incremento de la actividad bacterial.

En reactores a escala completa la importancia de nutrientes como el nquel no es considerable, ya que slo est presente en trazas. Pero en experiencias a nivel de laboratorio, la falta de este compuesto puede conducir a una reduccin considerable de la actividad metanognica [Young, 1991].

Lina Marcela Parra Rodrguez. (2006). Operacin de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) hasta alcanzar el estado estable. Tesis Ingeniera Qumica. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera y Arquitectura. 9 p.

RECOMENDACIONESMantener un buen control de las variables de diseo, como lo son el pH, la temperatura y los nutrientes principalmente, ya que de estos parmetros depende el buen funcionamiento del metabolismo de los microorganismos y por lo tanto lograr una mayor remocin en cuanto a materia orgnica se refiere. Lina Marcela Parra Rodrguez. (2006). Operacin de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) hasta alcanzar el estado estable. Tesis Ingeniera Qumica. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniera y Arquitectura. 30 p.__________________________________________________________________

El Filtro Anaerbico no opera a toda su capacidad de seis a nueve meses despus de la instalacin debido al largo tiempo de arranque requerido por la biomasa para estabilizarse. Por lo tanto, la tecnologa de Filtro Anaerbico no debe ser usada cuando es inmediata la necesidad de una tecnologa de tratamiento. Una vez trabajando a toda su capacidad, es una tecnologa estable que requiere poca atencin.MANTENIMIENTOCon el tiempo los slidos taparn los poros del filtro. Asimismo, la masa creciente de bacterias ser demasiado gruesa y se romper y tapar los poros. Se requiere un tanque de sedimentacin antes del filtro para evitar que la mayora de los slidos entren en la unidad. El taponamiento parcial aumenta la capacidad del filtro para retener slidos. El filtro debe ser limpiado cuando baje su eficiencia. Los filtros se limpian haciendo funcionar el sistema en modo inverso para desbloquear la biomasa acumulada y las partculas. Tambin se puede extraer y limpiar el filtro. T2- Filtro anaerbico (en lnea). Compendio de sistemas y tecnologas de saneamiento. Disponible en http://www.alianzaporelagua.org/Compendio/tecnologias/t/t2.html. Consultado 09 sep. 2013.__________________________________________________________________