¿Qué efectos producen los cambios en la recirculación y en la purga de barros?

Antes de pasar a analizar los procedimientos operativos para controlar el proceso, es importante señalar que todas las variables que lo afectan están interrelacionadas. Es decir, que el cambio en una de ellas origina cambios en las demás. Como ejemplo: un incremento del sustrato producirá un cambio en el crecimiento de los microorganismos, lo cual afectará a su vez la concentración de SSLM, el consumo de oxígeno y la sedimentabilidad.

De manera análoga, los cambios efectuados en la recirculación y en la purga producirán cambios o afectarán diversos aspectos del proceso tales como:

Por consiguiente es necesario para el operador considerar el impacto total sobre el proceso, antes de, por ejemplo, incrementar la recirculación o disminuir la purga de barros. La siguiente tabla ilustra la forma en la cual diversos procedimientos operativos afectan el funcionamiento del proceso.

NOTA: Las relaciones señaladas en la tabla suponen que el metabolismo en el sedimentador es despreciable y que el barro presenta buena sedimentabilidad.

RELACIONES FUNCIONALES

Recirculación/Purga Variables

Referencias:

D  Disminuye

I  Incrementa

SE Sin efecto

Esta tabla muestra por ejemplo, que para incrementar q y la concentración de SSLM, el operador puede elegir entre estos tres procedimientos:

1. Incrementar la Recirculación y mantener la Purga constante.

2. Disminuir la Purga y mantener la Recirculación constante.

3. Incrementar la Recirculación y simultáneamente disminuir la Purga.

O bien, si desea aumentar la concentración de SSLM:

1. Disminuir la Recirculación y mantener la Purga constante.

2. Incrementar la Purga y mantener la Recirculación constante.

3. Disminuir la Recirculación y simultáneamente incrementar la Purga.

Debe destacarse que el efecto de estos cambios no se verá en forma inmediata. De hecho tomará un “tiempo de residencia celular” o alrededor de cinco a siete días, antes de que el mismo pueda observarse.

Operaciones de Recirculación de Barros

Los sistemas de recirculación de barros se dimensionan normalmente para una capacidad del 100% del caudal del afluente crudo. En la práctica operativa, rara vez se requiere de dicho máximo. Sin embargo esta previsión es para ser utilizada en los casos en los cuales el manto de lodos en el sedimentador es excesivo, debido a picos de caudal o ingreso de efluentes con elevada carga orgánica.

La recirculación de barros a lo largo del día, se basa en diversas consideraciones:

1. La carga de sólidos al sedimentador. La planta posee una limitación en el máximo de sólidos que puede tolerar en el sistema (ver los parámetros de diseño de la misma).

2. El nivel de SSLM requerido en el reactor aeróbico como función de la relación F/M adoptada.

3. Sedimentabilidad de los sólidos que ingresan al sedimentador.

4. El caudal de ingreso al reactor aeróbico.

5. La concentración de sólidos en el recirculado.

Retornar el barro activo del sedimentador al reactor aeróbico es una parte importante del proceso. A menudo no se comprende adecuadamente cuánto es necesario recircular y cuándo efectuar cambios. El fin principal de la recirculación es mantener en el reactor aeróbico una cantidad adecuada de microorganismos en relación al sustrato disponible.

Lo primero que el operador necesita saber es la concentración de sólidos requerida en la Recirculación para mantener una SSLM acorde a la relación F/M adoptada. Ello se realiza mediante un balance de masa sobre el sistema:

(Q + R) SSLM = R x conc. RECIRC.

reordenando obtenemos:

conc. RECIRC. = (Q + R) SSLM / R

Esto significa que el sistema debe desarrollar un barro, cuya sedimentabilidad sea tal que se logre la concentración calculada. Normalmente ello se obtiene con un IVL de 100.

Si el sedimentador es incapaz de lograrlo, se corrige el problema incrementando la recirculación y disminuyendo la purga, hasta obtener el resultado deseado.

Para determinar el caudal de recirculación pueden emplearse dos métodos:

METODO A

R = (Q x SSLM) / ((1.000.000 x SVI) – SSLM)

donde:

SSLM   SSLM en mg/l

Q         Caudal de ingreso en m3/h

R          Caudal de recirculación en m3/h

SVI        SVI en ml/g

METODO B

R = ((SSLM / conc. RECIRC.) Q) / (1-(SSLM / conc. RECIRC.))

Operaciones de Purga de Barros

La purga diaria puede ser continua o intermitente, pero debe basarse en un inventario real del barro. La purga continua, como regla general, es la manera más fácil para controlar o monitorear, mientras que la forma intermitente requerirá determinar las frecuencias y las condiciones del barro sedimentado. Si la operación de la planta es tal que requiere de purgas intermitentes, la mejor manera para el proceso de barro activados convencional es purgar los barros al final del día en plantas pequeñas. La clave para las purgas es siempre disponer de suficiente barro en el sistema para los períodos de alta carga, como contribuciones industriales o cambios diurnos.

GUIA PARA LAS PURGAS DE BARRO

1. Calcule y efectúe las purgas de manera que quede suficiente barro en el sistema.

2. No se exceda en las purgas, ya que de lo contrario no habrá suficiente barro en el sistema para cuando la carga orgánica se incremente por las mañanas u otras causas.

3. Monitoree el nivel del manto de lodos en el sedimentador, ya que es un indicador de la necesidad de efectuar una purga o de incrementar su cantidad. Ello supone que el IVL es prácticamente constante y que la purga no requiere de cambios superiores al 20% respecto del promedio.

4. Para incrementar la masa de sólidos bajo aireación (disminuir la relación F/M), disminuya o suspenda la purga e incremente la recirculación. Para lograr el efecto contrario (incrementar la relación F/M), aumente la purga y disminuya la recirculación.

5. Normalmente la purga deberá cambiarse sólo cuando el proceso evidencie deterioro.

6. Efectos de largo plazo del exceso de purga – reducción de q y generación de un barro joven con una elevada demanda de oxígeno. Disminuirá en consecuencia el nivel de OD.

7. Efectos de largo plazo de purga insuficiente – incremento de q y generación de un barro viejo.

8. Control efectivo de la purga – es un ajuste de largo plazo que requiere al menos un tiempo de residencia celular para mostrar su efecto. Cuando el proceso requiera cambios en el régimen de purga, el mejor procedimiento es llevarlos a cabo en incrementos sucesivos del orden del 20%, verificando las modificaciones que se producen cada vez. Ello resulta necesario para evitar impactos bruscos sobre el proceso. Una vez detectado un cambio favorable, se mantendrá dicha situación por tres días más a fin de comprobar su sustentabilidad.

9. La purga puede utilizarse para controlar la sedimentabilidad del barro. Disminuyéndola se obtiene un floc más denso lo que tenderá a incrementar su sedimentabilidad, ver punto 7 más arriba. Si se aumenta el floc resultante será liviano y su sedimentabilidad disminuirá, ver punto 6. Cualquiera de estas dos situaciones requerirá al menos tres a cuatro días para mostrar una tendencia definida.

10. Durante períodos de importante caudal se reducirá la purga, a fin de no perder en exceso sólidos del sistema