Un filtro de goteo consiste en un lecho fijo de rocas, grava, escoria, espuma de poliuretano, turba de sphagnum o medio plástico sobre el cual las aguas residuales u otras aguas residuales fluyen hacia abajo y hacen que crezca una capa o película de lodo microbiano que cubre el lecho del medio. Las condiciones aeróbicas se mantienen mediante salpicaduras, difusión y ya sea por aire forzado que fluye a través del lecho o por convección natural del aire si el medio filtrante es poroso. El mecanismo del proceso, o cómo ocurre la eliminación de desechos del agua, implica tanto la absorción como la adsorción de compuestos orgánicos dentro de las aguas residuales u otras aguas residuales por la capa de lodo microbiano. La difusión de las aguas residuales sobre el medio proporciona aire disuelto, el oxígeno que la capa de fango requiere para la oxidación bioquímica de los compuestos orgánicos y libera dióxido de carbono, agua y otros productos finales oxidados. A medida que la capa de limo se espesa, se vuelve más difícil que el aire penetre en la capa y probablemente se forma una capa anaeróbica interna. Esta capa de lodo continúa acumulándose hasta que finalmente se desprende, rompiendo el crecimiento más prolongado en el efluente tratado como un lodo que requiere una posterior extracción y eliminación. Por lo general, un filtro de goteo va seguido de un clarificador o tanque de sedimentación para la separación y eliminación del desprendimiento. Otros filtros que utilizan medios de mayor densidad, como arena, espuma y turba, no producen un lodo que deba eliminarse, sino que requieren sopladores de aire forzado y lavado a contracorriente o un entorno anaeróbico cerrado.
Los términos filtro de goteo, biofiltro de goteo, biofiltro, filtro biológico y filtro de goteo biológico se utilizan a menudo para referirse a un filtro de goteo.
Estos sistemas también se han descrito como filtros de desbaste, filtros intermitentes, filtros de lecho de medios empaquetados, sistemas sépticos alternativos, filtros de filtración, procesos de crecimiento adheridos y procesos de película fija.
El tratamiento de aguas residuales u otras aguas residuales con filtros percoladores se encuentra entre las tecnologías de tratamiento más antiguas y mejor caracterizadas.
Los tres tipos básicos de filtros de goteo se utilizan para:
– El tratamiento de pequeñas aguas residuales individuales residenciales o rurales.
– Grandes sistemas centralizados para el tratamiento de aguas residuales municipales
– Sistemas aplicados al tratamiento de aguas residuales industriales.
Clasificación de filtro:
Los filtros de goteo se clasifican por carga hidráulica u orgánica, en tasa alta o tasa baja.
La carga orgánica en un filtro es el contenido de DBO en libras aplicado al filtro. Esto generalmente se expresa como libras de DBO por día por 1000 pies cúbicos de medio filtrante o libras de DBO por día por acre-pie. La carga hidráulica, incluido el flujo de recirculación, si se usa, son los galones de flujo por acre de superficie del filtro por día.
Los filtros de baja tasa son unidades de tratamiento relativamente simples que normalmente producen un efluente de calidad constante incluso con diferentes fuerzas de afluente. Dependiendo del sistema de dosificación, las aguas residuales se aplican de forma intermitente con períodos de descanso que generalmente no superan los cinco minutos a la tasa de flujo de residuos diseñada. Con cargas adecuadas, el filtro de goteo de baja velocidad, incluidas las unidades de sedimentación primaria y secundaria, debe eliminar del 80 al 85 por ciento de la DBO aplicada. Si bien hay alguna descarga o desprendimiento de sólidos en todo momento, las descargas principales generalmente ocurren varias veces al año durante períodos de tiempo comparativamente cortos.
Los filtros de alta velocidad se caracterizan generalmente por cargas orgánicas e hidráulicas más altas que los filtros de baja velocidad. La carga de DOB más alta se logra aplicando un mayor volumen de desechos por acre de superficie del filtro.
Un método para aumentar la eficiencia de un filtro percolador es incorporar recirculación. La recirculación es un proceso mediante el cual el efluente del filtro se devuelve y se vuelve a aplicar en el filtro. Este reciclaje del efluente aumenta el tiempo de contacto de los desechos con los microorganismos y también ayuda a “sembrar” la parte inferior del filtro con organismos activos.
Cuando se utiliza la recirculación, aumenta la carga hidráulica por unidad de área de medio filtrante. Como resultado, generalmente se producirán velocidades de flujo más altas, lo que provocará un desprendimiento más continuo y uniforme del exceso de crecimiento. La recirculación también ayuda a minimizar los problemas de estancamiento y restricción de la ventilación.
La recirculación puede ser continua o intermitente. Las tasas de bombeo de retorno pueden ser constantes o variables. A veces, el reciclaje se puede practicar durante períodos de flujo bajo para mantener los distribuidores en movimiento, evitar que se sequen los crecimientos del filtro y evitar la congelación durante las temperaturas más frías. Además, se puede utilizar la recirculación en proporción al flujo para reducir la fuerza orgánica de los desechos entrantes y suavizar las variaciones de flujo diurnas.
Filtros de goteo para tratamiento de aguas residuales:
Instalaciones de alcantarillado in situ:
(OSSF) se reconocen como enfoques descentralizados viables, de bajo costo, a largo plazo para el tratamiento de aguas residuales si se planifican, diseñan, instalan, operan y mantienen adecuadamente.
Los filtros percoladores de aguas residuales se utilizan en áreas no atendidas por plantas de tratamiento de aguas residuales municipales (WWTP). Por lo general, se instalan en áreas donde el sistema de tanque séptico tradicional está fallando, no se puede instalar debido a las limitaciones del sitio o donde se requieren niveles mejorados de tratamiento para obtener beneficios ambientales, como prevenir la contaminación de las aguas subterráneas o superficiales.
Los sitios con un nivel freático alto, lecho rocoso alto, arcilla pesada, área de tierra pequeña o que requieren una destrucción mínima del sitio (por ejemplo, la eliminación de árboles) son ideales para filtros percoladores.
Todas las variedades de filtros percoladores de aguas residuales tienen un consumo de energía bajo y, a veces, intermitente. Pueden ser algo más costosos que los sistemas tradicionales de campo de lixiviación con tanque séptico, sin embargo, su uso permite un mejor tratamiento, una reducción en el tamaño del área de disposición, menos excavación y un desarrollo del terreno de mayor densidad.
Configuraciones y componentes:
Todos los sistemas de filtrado percolador de aguas residuales comparten los mismos componentes fundamentales:
– Un tanque séptico para fermentación y decantación primaria de sólidos.
– Un medio filtrante sobre el que se promueven y desarrollan microbios beneficiosos (biomasa, biopelícula)
– Un recipiente que alberga el medio filtrante
– Un sistema de distribución para aplicar las aguas residuales a tratar al medio filtrante
– Un sistema de distribución para la disposición del efluente tratado o estanques de percolación.
Al tratar el efluente del tanque séptico antes de que se distribuya en el suelo, se obtienen niveles de tratamiento más altos y se requieren medios de eliminación más pequeños, como campos de lixiviación, zanjas de presión poco profundas o lechos de área.
Los sistemas pueden configurarse para uso de una sola pasada donde el agua tratada se aplica al filtro percolador una vez antes de ser desechado, o para uso de múltiples pasadas donde una porción del agua tratada se devuelve al tanque séptico y se vuelve a tratar a un circuito cerrado. Los sistemas de múltiples pasadas dan como resultado una mayor calidad de tratamiento y ayudan a eliminar los niveles de nitrógeno total (NT) al promover la nitrificación en el lecho del medio aeróbico y la desnitrificación en el tanque séptico anaeróbico.
Los filtros percoladores difieren principalmente en el tipo de medio filtrante utilizado para albergar las colonias microbianas. Los tipos de medios más comúnmente utilizados incluyen material de matriz de plástico, espuma de poliuretano de celda abierta, turba de esfagno, neumáticos reciclados, clinker, grava, arena y geotextiles. El medio de filtrado ideal optimiza el área de la superficie para la fijación microbiana, el tiempo de retención de aguas residuales, permite el flujo de aire, resiste la obstrucción y no se degrada. Algunos sistemas residenciales requieren unidades de aireación forzada que aumentarán los costos operativos y de mantenimiento.
Filtros de goteo para tratamiento de aguas residuales industriales
Las aguas residuales de diversos procesos industriales se han tratado en filtros percoladores. Dichos filtros percoladores de aguas residuales industriales consisten en dos tipos:
– Grandes tanques o recintos de hormigón llenos de embalajes de plástico u otros medios. [1]
– Torres verticales llenas de embalajes de plástico u otros medios. [2] [3]
La disponibilidad de empaquetaduras de plástico de bajo costo para las torres ha llevado a su uso como lechos de filtración por goteo en torres altas, algunas de hasta 20 metros [4]. Ya en la década de 1960, tales torres estaban en uso en: la refinería Pine Bend de Great Northern Oil en Minnesota; la refinería de Trafalgar de Cities Service Oil Company en Oakville, Ontario y en una fábrica de papel kraft. [5]
El efluente de agua tratada de los filtros percoladores de aguas residuales industriales a menudo se procesa posteriormente en un decantador-decantador para eliminar el lodo que se desprende de la capa de lodo microbiano adherida al medio filtrante percolador. La tecnología de filtros implica biofiltros aireados que son esencialmente filtros de goteo que consisten en medios plásticos en recipientes que utilizan sopladores para inyectar aire en el fondo de los recipientes, con flujo descendente o ascendente de las aguas residuales.
