MARZO 2009 39

Introducción

Debido a la cada vez mayor exigenciaen el tratamiento de aguas residualestanto urbanas como industriales y a lascrecientes necesidades de reutiliza-ción, los trabajos de investigación eneste campo han ido dirigidos a nuevossistemas de tratamiento biológico quesustituyan o aumenten la capacidadde los convencionales sistemas defangos activos. Dentro de las nuevastecnologías de tratamiento biológicodesarrolladas, se encuentran los pro-cesos de biomasa adherida a soportemóvil. En este campo, la compañíaAnoxKaldnes, perteneciente al GrupoVeolia, ha desarrollado la tecnologíade biopelícula MBBR (Moving BedBiological Reactor).

Descripción del proceso delecho móvil

El principio básico del proceso de le-cho móvil es el crecimiento de la bio-masa en soportes plásticos que semueven en el reactor biológico me-diante la agitación generada por siste-mas de aireación (en el caso de reacto-res aerobios) o por sistemas mecánicos(en reactores anóxicos o anaerobios).

Los soportes que se emplean están fa-bricados en material plástico, concre-tamente en polietileno, y con unadensidad próxima a 1 g/cm3, lo queles permite moverse fácilmente en elreactor incluso con porcentajes de lle-nado del 70%.

Aunque inicialmente se emplearonprocesos de lecho fijo, se ha observa-do que este tipo de procesos presentauna serie de inconvenientes operacio-nales como es el atascamiento del le-cho por crecimiento excesivo de bio-masa, que obliga a la limpieza periódi-ca del mismo. Estos inconvenienteshan llevado a la necesidad de crear

procesos simples de biofilm (o biopelí-cula) que los eliminen y que faciliten suoperación, como es el caso de los pro-cesos de lecho móvil.

La biopelícula que se forma en las pa-redes del relleno se caracteriza poruna mayor efectividad que los flóculosbiológicos. A su vez, los soportes plás-ticos empleados contienen una eleva-da superficie específica por unidad devolumen. Estas dos particularidadeshacen que los reactores de lecho mó-vil requieran un volumen mucho me-nor que los de fangos activos.

El crecimiento de esta biopelícula enel soporte hace que las capas más in-ternas entren en anaerobiosis, provo-cando el desprendimiento de la mismade forma automática; este hecho haceque la formación de biopelícula nece-saria según la carga, se dé de formaautomática. A su vez estos sólidos des-prendidos del soporte vienen a ser elexceso de fangos que hay que extraerdel sistema (purga de fangos) y portanto no requiere una recirculación delos mismos al reactor. Así, la operaciónde la planta queda muy simplificada yaque la extracción de los fangos en ex-ceso del reactor se realiza de maneraautomática, evitando la necesidad derealizar una recirculación.

Respecto a la ingeniería del proceso,el sistema de aireación está formadopor una parrilla de tubos perforadosde acero inoxidable que evita proble-mas de pérdida de eficiencia, cambiode difusores, etc.

En cuanto al proceso de separación dela biomasa procedente del reactor bio-lógico, se emplean decantadores dise-ñados como decantadores primariosen lo que a velocidades ascensionalesse refiere. Por otra parte, y aunque ini-cialmente comenzaron a emplearse enaguas residuales industriales, actual-mente también se emplean sistemasde flotación para la separación en eltratamiento de aguas urbanas.

Principales elementosde una planta de lecho móvil

Dependiendo de las característicasdel agua y de los límites de vertidoexigidos, las instalaciones de trata-miento de aguas residuales basadasen la tecnología de lecho móvil pue-den estar compuestas de los siguien-tes elementos:• Bombeo del agua residual.• Pretratamiento: Consiste principal-

mente en un tamizado para la elimi-nación de sólidos.

• Decantador primario: En plantas pe-queñas puede no existir.

• Reactores biológicos: Reactores enlos que se encuentra el relleno ensuspensión, bien aerobios o anóxi-cos. En éstos se produce la asimila-ción biológica del contaminante quese desea eliminar.

• Decantador o flotador: Tiene comofinalidad separar la materia en sus-pensión y el agua clarificada efluen-te. Los sólidos recogidos se extraencon destino al depósito de fangos.

• Depósito de fangos: Depósito de al-macenamiento de los fangos purga-dos del decantador para su poste-rior tratamiento o gestión.

Procesos avanzados de biomasa fijasobre lecho móvil

En un sector tan dinámico y ambicioso como es el del tratamiento de aguas residuales, la compañíaAnoxKaldnes (perteneciente al Grupo Veolia) ofrece un avanzado sistema de tratamiento biológico de

lechos móviles, cuyo principio básico es el crecimiento de la biomasa en soportes plásticos que seencuentran en continuo movimiento en el reactor biológico. El siguiente artículo, basado en la ponenciapresentada por Gorka Zalakain (Director Técnico de AnoxKaldnes) en las Jornadas Técnicas de AguasResiduales organizadas por el Colegio de Ingenieros de Obras Públicas de Andalucía los pasados 12 y

13 de febrero, describe las principales características de esta tecnología y sus ventajas frente a losprocesos convencionales de fangos activos.

TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Movimiento de los biosoportes en elreactor

39 a 41 TRAT. AGUAS RES. 3 7/4/09 12:39 Página 39

Estudio de costes

Los requerimientos de oxígeno, nu-trientes (para el caso de vertidos in-dustriales) y producción de fangos sonsimilares a otros procesos biológicosde biomasa en suspensión, por lo quelos costes de explotación de un pro-ceso de lecho móvil también se ase-mejan a los convencionales de fangosactivos.

Por otra parte, el ahorro que supone lareducción de volumen, tanto del reac-tor como del sistema de separaciónde sólidos, así como en el sistema deaireación, se compensa con el gastoderivado del soporte plástico, hacien-do que los costes de inversión seantambién similares. Por último, los cos-tes de personal se ven reducidos debi-do a que el funcionamiento de la ins-talación es automático.

Aplicabilidad

Este tipo de procesos puede aplicarsetanto a plantas de tratamiento para labiodegradación de materia orgánica,como para instalaciones con elimina-ción de nutrientes, en aguas residua-les urbanas e industriales.

Otra aplicación es el empleo de estatecnología en el rediseño de procesosexistentes de fangos activos que tra-tan únicamente materia orgánica, parasu ampliación a la eliminación de ni-trógeno de forma sencilla y sin la ne-cesidad de construir nuevos reactoresbiológicos.

Ventajas frente a procesosbiológicos convencionales

De forma general, las principales ven-tajas que presenta el proceso de lechomóvil frente a los procesos biológicosconvencionales son: • Reducción del volumen del reactor

biológico gracias al empleo de unsoporte que proporciona una super-ficie específica elevada.

• Se trata de procesos con gran flexi-bilidad ya que en función del por-centaje de soporte plástico emplea-do en el reactor (se recomienda queno sea superior al 70%), se consiguemodificar la superficie y en conse-cuencia la eficiencia del proceso.

• No requiere recirculación de biomasaal reactor. Esto da lugar a que la bio-masa no dependa de la separación fi-nal del fango y en consecuencia deproblemas habituales encontradosen procesos convencionales de fan-gos activos relacionados con la sedi-mentabilidad del fango (bulking fila-mentoso, etc.).

• La operación y control de este tipode procesos son sencillos. Por unlado, el proceso evita los problemasde atascamiento y consecuentemen-te periodos de limpieza continua-dos, y por otro, no es necesario uncontrol de la purga de fangos ya queel sistema mantiene la biomasa en elreactor hasta que es desprendidadel soporte.

• Permite la generación de una bio-masa característica de cada tipo dereactor (aerobio, anóxico o anaero-bio) dando lugar a la obtención deun biofilm con una elevada activi-dad. Experimentalmente se ha cons-tatado que las tasas de nitrificación ydesnitrificación en este tipo de pro-cesos son superiores a las obtenidasen los procesos convencionales.

Diferencias respecto a unproceso de fangos activos

A continuación se enumeran las princi-pales diferencias específicas de los

procesos de lecho móvil frente a losprocesos de fangos activos:

En primer lugar, como ya se ha comen-tado anteriormente, una de las diferen-cias es el volumen. La superficie de te-rreno necesaria para la instalación deun proceso de lecho móvil es muy infe-rior a la necesaria para la colocación deun proceso de fangos activos; esta re-ducción de volumen es mayor a medidaque aumenta la concentración y biode-gradabilidad de las aguas a tratar.

Los parámetros de control típicos deun proceso de fangos activos, como eltiempo de retención celular o edaddel fango desaparecen, por lo que laoperación del mismo se simplifica no-tablemente.

Otro aspecto importante es que en elproceso de lecho móvil no es necesa-rio efectuar una recirculación de fan-gos del decantador secundario, con loque el funcionamiento del reactor bio-lógico no depende del comporta-miento del mismo. En estos casos, laconcentración de sólidos en suspen-sión que llegan al decantador es muyinferior a la concentración que recibi-ría en un proceso de fangos activos,por lo que este tipo de elementos sontambién de menor tamaño.

En los procesos de biopelícula no secrean microorganismos filamentosos, loque conlleva la eliminación de uno delos mayores problemas de los procesosde fangos activos, el denominado “bul-king filamentoso”, que impide que lossólidos decanten en el clarificador.

MARZO 2009

TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

40

Planta de tratamiento de aguas urbanas de Lekunberri, Navarra

Planta de tratamiento de aguasresiduales en Bergamo, Italia

39 a 41 TRAT. AGUAS RES. 3 7/4/09 12:39 Página 40

Por último, hay que señalar que la pro-ducción de fangos generada en unproceso de lecho móvil no presentadiferencias respecto a un proceso defangos activos convencional, pudien-do oscilar entre 0,3 - 0,45 kg SST/kgDQO eliminada.

Combinación de procesos

La tecnología de lecho móvil puedeemplearse en distintas configuracio-nes, combinando procesos de lechomóvil y fangos activos:

Proceso BAS (Biofilm ActivatedSludge)

El proceso BAS se basa en un reactoren cabeza de lecho móvil seguido deun tratamiento por fangos activos. Elreactor de lecho móvil elimina loscompuestos más fácilmente biodegra-dables reduciendo el volumen globalde la instalación y mejorando las pro-piedades de decantación del fango.Este primer reactor proporciona a suvez gran estabilidad ante variacionesde carga en el afluente.

Proceso HYBAS (Hybrid BiofilmActivated Sludge)

En el proceso HYBAS conviven simul-táneamente biomasas en suspensión yen biopelícula en el mismo reactor.Esta configuración es muy utilizada enremodelaciones de planta para elimi-nación de nutrientes (N y P). General-mente las bacterias nitrificantes cre-cen en forma de biopelícula en el so-porte mientras que las bacteriasheterótrofas y acumuladoras de fósfo-ro lo hacen en suspensión.

Algunas referencias

Las soluciones ofrecidas por la empre-sa AnoxKaldnes para el tratamiento

de aguas residuales, y en especial sutecnología de lecho móvil, han sidoinstaladas en cientos de plantas detodo el mundo. A continuación desta-camos dos de estas referencias, unareferido a una aplicación industrial enEspaña, y otra sobre una planta de tra-tamiento de aguas residuales urbanasen Colorado (EE.UU.)

Proyecto Nufri (Mollerusa)

En 2007, la compañía llevó a cabo laremodelación de una depuradora per-teneciente a la empresa hortofrutícolaNufri, situada en la localidad leridanade Mollerusa.

Esta planta, de pequeñas dimensio-nes, incluía un tratamiento anaerobioseguido de uno aerobio por fangosactivos, configurado en 2 líneas deproceso (con 2 reactores por línea) ycon un volumen unitario por reactorde 950 m3. La instalación presentabaproblemas de decantación y, además,tenía que hacer frente a variaciones decarga según las distintas campañas dela empresa.

Los datos de partida consideradosfueron los siguientes:• Caudal: 360 m3/h• DQO afluente: 3.200 mg/l• SST afluente: 400 mg/l• DQO efluente: < 150 mg/l

Ante esta situación, AnoxKaldnes pro-cedío a la implantación de su tecnolo-gía de lecho móvil, para lo que se to-maron las siguientes especificacionesde diseño:• Tasa de eliminación de DQO: 5-6 Kg

DQO/m3·día• Superficie de biopelícula necesaria:

1.093.500 m2

• Relleno seleccionado: soporte plás-tico K3

• Volumen total de rectores : 3.800 m3

• % de llenado de relleno: 57% (equi-valente a 2.187 m3)

Tras la puesta en marcha del nuevoproceso, se observó una rápida forma-ción de biopelícula y se comprobó larobustez del sistema antes variacionesde carga del afluente. Las tasas de eli-

minación puntuales alcanzaron valoresde hasta 11 Kg DQO/m3·día

Mejora de la EDAR de Colorado(EE.UU.)

En 2001, la tecnología de lecho móvilde AnoxKaldnes fue seleccionada porel Ayuntamiento de Broomfield (Colo-rado) con el fin de mejorar el funciona-miento de la EDAR de la ciudad, en es-pecial, para garantizar la eliminaciónde fósforo, amoniaco, nitratos y DBOde las aguas residuales según contem-plaba la nueva normativa.

La instalación existente consistía en unproceso de fangos activos donde úni-camente se eliminaba DBO. Debido alincremento del caudal a tratar, pasan-do de 631 m3/h a 1.262 m3/h, así comoa la publicación de unas recomenda-ciones de calidad más exigentes quelas anteriores, se hizo necesario am-pliar su capacidad de tratamiento. Di-chas recomendaciones restringían losniveles de fósforo (< 1 mg/l), amoniaco(2 mg/l), nitratos (< 10 mg/l) y DBO (10mg/l) que podían estar presentes en elagua.

Tras un completo estudio piloto, lacompañía instaló su proceso de lechomóvil híbrido, HYBAS, permitiendo asíincrementar la capacidad de trata-miento sin necesidad de ampliar el vo-lumen de la línea de proceso. Se apro-vecharon las instalaciones existentes,siendo necesario modernizar el reac-tor aerobio mediante la instalación deun sistema de aireación en acero ino-xidable que proporcionase: oxígenopara la actividad de las bacterias,efecto de agitación para mantener elmedio en movimiento y una durabili-dad de más de 20 años.

Los resultados obtenidos mostraron laeficacia del proceso HYBAS para redu-cir la cantidad de amoniaco a un valorinferior a 1 mg/l (incluso a bajas tem-peraturas). Además, se mejoró la esta-bilidad general del sistema de trata-miento debido a la adición de los so-portes en los reactores aerobios. Porúltimo, a nivel operacional no fue ne-cesario modificar la planta.

MARZO 2009

TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

41

Soportes plásticos y formación de biopelícula en uno de ellos

Vista de los reactores biológicos en ladepuradora de la empresa Nufri(Mollerusa, Lérida)

39 a 41 TRAT. AGUAS RES. 3 7/4/09 12:40 Página 41