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Determinación de la eficiencia de un tratamiento aerobio de aguas residuales, con la aplicación de un sistema contactor biológico rotante (Biodiscos)

Abstract:

La presente investigación hace referencia a la determinación de la eficiencia de un tratamiento aerobio de aguas residuales, con la aplicación de un sistema Contactor Biológico Rotante de biodiscos a escala de laboratorio. El Sistema de Biodiscos está conformado por: un tanque sedimentador primario, un tanque reactor de biodiscos, y un tanque de sedimentación secundaria. La sedimentación primaria, tiene el objetivo de remover sólidos sedimentables y material flotante del agua residual cruda, la que ingresa por una abertura en la parte superior del tanque, y se mueve a través de este a baja velocidad, y se descarga por un extremo del tanque, mediante una tubería instalada en el mismo y conectada al tanque reactor. El tanque reactor es de una sola etapa y funciona como un reactor de mezcla completa; además recibe alimentación energética motriz por parte de un motoreductor de 1.5 Hp, que transfiere revoluciones necesarias para girar el eje de soporte de los discos. Este reactor es de material plástico con un volumen de 177 litros, siendo el volumen real a ser ocupado de 55 litros, ya que los discos que contiene el reactor, estarán sumergidos entre el 35 o 40%. Los discos son de acrílico, de 0,40m de diámetro, de superficie rugosa, se encuentran unidos a través de un eje central que atraviesa el reactor, y el cual está conectado al sistema motriz. Los discos son fijados a intervalos regulares, con el fin de determinar un área específica de ellos, se los separó tres y cuatro centímetros. El tanque reactor, también posee un termostato digital, para el control de la temperatura. Para el arranque del sistema de biodiscos se procedió a llenar el tanque reactor con agua residual, y se puso en marcha el sistema giratorio de los discos a cuatro revoluciones por minuto. Para acelerar la formación de la biopelícula, se aplicó en la superficie de los discos una dilución de melaza que contiene nutrientes esenciales para la reproducción de población bacteriana, siendo la superficie de los discos de material rugoso, asegurando así, la formación de biopelícula. En esta fase, se procedió a realizar tres ensayos, con el fin de determinar el tiempo óptimo de depuración en el sistema. La depuración, la realizan los microorganismos constituyentes del agua residual; por ello se determinó el modelo de la cinética de reacción que ocurre en estos procesos, con la finalidad de establecer la velocidad a la cual los microorganismos degradan la materia orgánica. Además, se realizó un análisis microbiológico de la biopelícula formada en los biodiscos, determinando la presencia de bacterias y su calcificación. El agua residual para este estudio fue tomada de la Planta de Tratamiento de Ucubamba de la Ciudad de Cuenca, ingresando con un flujo continuo por todo el Sistema de Biodiscos, sin recirculación y con caudal constante. Se tomaron cuatro muestras, en cada etapa del tratamiento : el agua de entrada (entrada), el agua después de las 24h de sedimentación (sedimentación primaria), el agua a las 48h en el reactor (Reactor Biodiscos), y por último el agua del sedimentador secundario (Sedimentación Secundaria). Determinando así, la eficiencia en cada etapa del sistema. Los factores establecidos para la determinación de la eficiencia del sistema, fueron temperatura (20 y 25 0C), revoluciones por minuto (4 y 6 rpm) y la distancia entre discos (3 y 4 cm); así mismo las variables de respuesta que reaccionaron con la variación de los factores mencionados fueron la Demanda Bioquímica de Oxígeno, Sólidos Suspendidos Totales y Coliformes Totales; por lo que los resultados obtenidos están en relación a estos. Con los factores se realizan combinaciones, resultando ocho tratamientos en total, de los cuales se realiza una réplica. Los resultados obtenidos experimentalmente en la unidad de tratamiento de laboratorio, fueron sometidos a análisis en el procesador estadístico de Diseño de Experimentos del paquete STATGRAPHICS Centurión versión XV.I, logrando determinar el tratamiento más conveniente para la depuración de agua residual en la planta de laboratorio. De acuerdo al análisis estadístico, el mejor tratamiento para remoción de Demanda Bioquímica de Oxígeno y los Coliformes Totales, es el tratamiento 2, con los factores de Temperatura a 25oC, RPM de 4, y DED de 3 cm. En cambio, para los Sólidos Suspendidos Totales, el mejor tratamiento corresponde al tratamiento 5 que los factores de temperatura 20oC, 6 RPM, y 4 cm de DED. Entonces, se determinó como mejor tratamiento al número dos, el cual alcanzó niveles de eficiencia de 80.17% de remoción de DBO, 83.23% en Sólidos Suspendidos Totales y 94.17% en lo que respecta a Coliformes Totales. Pero es necesario recalcar, que para una mayor remoción de DBO, es cuando el sistema trabaja a bajas revoluciones por minuto, y el área superficial de contacto es mayor. Para la remoción de SST, el mayor nivel de eficiencia se alcanza en condiciones del menor nivel de temperatura, el mayor nivel de RPM y el mayor nivel de DED. Para la remoción de coliformes totales, el factor que resulta de mayor influencia es la distancia entre discos, ya que se requiere trabajar a menor distancia de discos, es decir. Asimismo, cuando se trabaja a bajas rpm, siendo un factor importante para la remoción de CT. Sin embargo el efecto de la temperatura no resulta imprescindible. El tratamiento Aerobio de Aguas Residuales, con la aplicación de un Contactor Biológico Rotante, permite reducir la contaminación, mantener un balance ecológico satisfactorio y asegurar la protección de la biosfera. Siendo este un proceso con grandes ventajas con respecto a los sistemas más convencionales.