Elaboración de un Biofiltro (Maqueta)

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental “Año de la universalización de la salud” I l o, 3 1 d e A g o s t o d e l 2 0 2 0 1

2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental Contenido 1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................3 2. OBJETIVOS .......................................................................................................................3 2.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................................3 2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO .........................................................................................3 3. MARCO TEÓRICO ...........................................................................................................4 3.1. BIOFILTRO ................................................................................................................4 3.2. FILTROS .....................................................................................................................4 3.3. TIPOS DE FILTROS SEGÚN EL MEDIO FILTRANTE .......................................4 3.3.1. Filtros de Arena ................................................................................................4 3.3.2. Filtros Mixtos ....................................................................................................5 3.3.3. Filtros Multifunción .........................................................................................5 3.3.4. Filtros de Carbono Granular Activados (GAC) .........................................5 3.4. TIPOS DE BIOFILTROS ..........................................................................................5 3.4.1. Biofiltro de lecho fijo (BLF) ...........................................................................5 3.4.2. Biofiltro de lecho escurrido (BLE) ...............................................................5 3.4.3. Biolavadores .....................................................................................................6 3.5. APLICACIÓN Y EFICIENCIA ..................................................................................6 3.5.1. APLICACIÓN .....................................................................................................6 3.5.2.EFICIENCIA ........................................................................................................6 4. MATERIALES ....................................................................................................................7 5. METODOLOGÍA ................................................................................................................7 5.1. DEPÓSITO .................................................................................................................7 5.2. SOPORTE ..................................................................................................................8 5.3. BIOFILTRO ................................................................................................................8 6. RESULTADO .....................................................................................................................8 7. CONCLUSIONES ..............................................................................................................9 8. ANEXOS .............................................................................................................................9 2

3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental INFORME N° 003 - 2020 1. INTRODUCCIÓN La contaminación del agua en ríos, lagos, océanos, etc., es ya una perturbación presente a la sociedad actual, problema grave se está presentando en agua subterráneas. Actualmente, la población de los países en desarrollo experimenta la carencia de condiciones sanitarias adecuadas, incluyendo la de contar con agua potable que satisfaga sus condiciones básicas. La falta de potabilización del agua está asociada con enfermedades y muerte en población infantil por enfermedades de origen hídrico. La no disponibilidad de agua apta para el consumo humano plantea la necesidad de interesarse por proyectos innovadores en este campo, como es el caso de la biofiltración, presentando alternativas de tratamiento, potabilización y distribución eficiente del agua que sean accequibles y económicamente viables. La filtración biológica representa una opción diferente a los procesos fisicoquímicos, tradicionalmente utilizados para la potabilización del agua. Este proceso de biofiltración es uno de los más antiguos que se han aplicado en el tratamiento de aguas para uso urbano, y su objetivo es la separación de partículas y microorganismos objetables en el agua, que no han sido retenidos mediante otros procesos La siguiente maqueta nos enseñará cómo es el proceso que siguen las aguas contaminadas para poder convertirse en aguas potables. 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL ➢ Elaborar una maqueta de un biofiltro. 2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO ➢ Identificar los diferentes tipos de biofiltros. ➢ Conocer el uso de un biofiltro en el tratamiento de aguas. 3

4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental 3. MARCO TEÓRICO 3.1. BIOFILTRO Los filtros que utilizan materiales orgánicos como empaque (paja, pasto, madera, turba, etc.) son los llamados “biofiltros”. El efluente, aguas servidas o residuos líquidos orgánicos, es rociado en la superficie del Biofiltro y escurre por el medio filtrante quedando retenida la materia orgánica, la cual es consumida por la actividad microbiológica, oxidándola y degradándola. Remueven directamente: • Coliformes Fecales • Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) • Turbidez • Sólidos Suspendidos Totales • Sólidos Suspendidos Volátiles • Sólidos Sedimentables • Nitrógeno • Color • Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) • Aceites • Grasas 3.2. FILTROS La filtración es un proceso físico destinado a clarificar un líquido que contenga materia sólida en suspensión, haciéndolo pasar por un medio poroso. La filtración generalmente sigue a los procesos de coagulación, floculación y decantación, permitiendo una buena eliminación de bacterias, color, turbiedad, e indirectamente, ciertos problemas de olor y sabor en el agua. 3.3. TIPOS DE FILTROS SEGÚN EL MEDIO FILTRANTE 3.3.1. Filtros de Arena El tipo más común de filtro es el filtro sencillo de arena con un tamaño efectivo de diámetro de partícula de 1 a 3 mm. El tamaño mayor y la naturaleza tridimensional de la cama de arena proveen más área de filtrado y tienen una mayor capacidad de retención que muchos otros tipos de filtros. La arena silica que se utiliza para los filtros de arena 4

5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental procede de las costas marinas. Este tipo de filtros tienen la capacidad de eliminar la turbidez, color, sólidos suspendidos, compuestos orgánicos e inorgánicos y bacterias. 3.3.2. Filtros Mixtos Los filtros mixtos usan arena y antracita para presentar un filtro de intersticios medio de dos niveles. El propósito de los filtros duales es obtener carreras filtrantes más largas entre cada lavado. Los filtros tienden a saturarse primero en su superficie. Los filtros mixtos brindan dos superficies: las partículas grandes son filtradas en el carbón y las de menor tamaño son filtradas en la arena. 3.3.3. Filtros Multifunción Los filtros multifunción usan arena oscura, arena de cuarzo y carbón para triplicar la acción de un filtro simple. 3.3.4. Filtros de Carbono Granular Activados (GAC) Estos filtros son de doble propósito: en primer lugar, para remover los componentes orgánicos, similares a los de carbono activado, y en segundo lugar para remover partículas similares a los filtros mencionados anteriormente. El filtro medio GAC puede ser incluido en el filtro medio dual con arena de cuarzo u otra capa dedicada a remover partículas. El GAC está colocado en la parte alta de la filtración media. Con uso continuo, el GAC pierde por desgaste su capacidad de remover componentes orgánicos. Generalmente, debido a consideraciones de costo, el GAC desgastado es removido y regenerado. 3.4. TIPOS DE BIOFILTROS Los equipos empleados para la purificación biológica de gases pueden subdividirse en tres tipos: biofiltro de lecho fijo (BLF), biofiltro de lecho escurrido (BLE) y biolavadores. 3.4.1. Biofiltro de lecho fijo (BLF) Constan de un lecho empacado que se conoce como material filtrante y que puede ser sintético u orgánico, que sirve como soporte para los microorganismos y en el caso de los orgánicos como fuente de nutrientes para el crecimiento microbiano. (Anexo 1) 3.4.2. Biofiltro de lecho escurrido (BLE) Consiste de una columna empacada con un soporte inerte (usualmente de material cerámico o plástico) donde se desarrolla la biopelícula. 5

6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental 3.4.3. Biolavadores A diferencia de los biofiltros, en los biolavadores el compuesto a degradar primero es absorbido en la fase líquida localizada en una torre de absorción llena de líquido. La operación consiste en hacer fluir el gas a contracorriente a través del líquido, donde los contaminantes y el O 2 son absorbidos. Posteriormente el líquido es alimentado a un reactor empacado de un material inerte cubierto de la película biológica encargada de degradar al contaminante. (Anexo 2) 3.5. APLICACIÓN Y EFICIENCIA 3.5.1. APLICACIÓN Los biofiltros se pueden aplicar sobre una amplia gama de sustancias volátiles desde compuestos inorgánicos como el sulfhídrico y el amoníaco hasta compuestos orgánicos volátiles como el tolueno, los xilenos o el benceno. Incluso se ha observado en unos casos la desintegración del metano con rendimientos de hasta el 50% o la eliminación de cloruro de metileno. Se puede aplicar en sistemas de: • Aguas servidas domiciliarias. • Aplicaciones individuales como en escuelas, fraccionamientos, unifamiliar, conjuntos habitacionales. • Tratamiento de efluentes industriales orgánicos sector agroindustrial. • Se han registrado aplicaciones y estudio en efluentes provenientes de petroquímicas e industria textil. 3.5.2. EFICIENCIA En efluentes Agroindustriales se registraron las siguientes eficiencias: • Coliformes Fecales: 99% • DBO5: 99% - DQO: 96% • Sólidos Suspendidos Totales: 99% • Nitrógeno Total: 90% En efluentes provenientes de industria Petroquímica se tiene las siguientes eficiencias: • Aceites y Grasas: 68 -90% 6

7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental • COV sobre el 99% En efluentes coloreados provenientes del rubro textil: • Color verdadero: 90% • DQO: 99% 4. MATERIALES • Palos de madera • Botellas • Discos • Manguera transparente • Pegamento instantáneo • Clavos • Martillo • Lija • Goma • Cinta • Cúter • Tijeras • Plumón • Moldes 5. METODOLOGÍA 5.1. DEPÓSITO A. Marcamos con el plumón el borde de la etiqueta de la botella. B. Procedemos a cortar con el cúter la botella, a unos centímetros de la etiqueta, para luego poder cortar con las tijeras lo que marcamos con el plumón. C. Sobre el disco ponemos un molde de 10.4 cm de diámetro, marcamos con el plumón y cortamos. Debemos de hacerlo 18 veces. D. Pegamos uno de los discos cortados, con el pegamento instantáneo, en uno de los lados del pedazo de botella que cortamos. E. Cortamos los moldes que irán dentro de nuestros depósitos (el pedazo de botella cortada). Pegamos las tiras de nuestros moldes dentro con la cinta. 7

8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental F. Los moldes redondos debemos de pegarlo en un disco, para posteriormente introducirlo dentro del depósito. Este debe estar en el límite del primer molde que metimos antes. G. Con otro disco sellamos el recipiente. Sólo el depósito con el molde de grava no estará sellado. 5.2. SOPORTE A. Debemos de tener 4 trozos de madera con las medidas de 6.4 cm, 8 cm, 17 cm, 30 cm, 43 cm, 56 cm y 69 cm, las cuales tienen por ancho de su base 1.2 cm y de largo 2 cm. B. Le damos la forma de un soporte de cuatro patas, el cual tendrá en la parte inferior 2 maderas de 6.4 cm y 8 cm c/u para más estabilidad. C. Unimos los trozos de madera con ayuda de los clavos y el martillo. 5.3. BIOFILTRO A. Ubicamos los soportes a una distancia considerable. B. Encima de los soportes ponemos nuestros depósitos. C. Unimos con la manguera transparente cada recipiente. La manguera debe de salir del hueco que tiene el disco que fue usado como base para el recipiente de grava, y ser conectado al hueco que sería la parte superior del siguiente recipiente. Y así sucesivamente. 6. RESULTADO Imagen 1. Maqueta Biofiltro. 8

9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental 7. CONCLUSIONES El proceso de biofiltración, por presentar una alta eficiencia en el proceso de potabilización de agua, debe ser motivo de estudio e investigación con el objeto de mejorar su diseño, manejo y operaciones de mantenimiento. Podemos hacer un simple sistema de biofiltración en casa, aunque claro, no es muy recomendable dado que no podremos incorporar los microrganismos necesarios para poder potabilizar el agua. Hacer una maqueta de un biofiltro es una manera sencilla de poder conocer el funcionamiento de uno real. 8. ANEXOS Anexo 1. Biofiltro de lecho fijo (BLF). Anexo 2. Biolavadores. Anexo 4. Soporte de 4 Patas. Anexo 3. Depósitos. 9