¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento de los medios filtrantes MBBR?

Si alguna vez ha trabajado en el tratamiento de aguas residuales municipales o industriales, probablemente haya oído hablar de MBBR (abreviatura de Moving Bed Biofilm Reactor) y de las pequeñas piezas de plástico que hacen que todo funcione:Medios de filtro biológicoque actúa como hogar para las bacterias beneficiosas que descomponen los desechos. Como alguien que ha estado en el juego de los medios filtrantes MBBR durante años, no puedo decirle cuántas veces recibí una llamada de un operador que entró en pánico porque su sistema estaba actuando de manera extraña: "Nuestra eliminación de DBO cayó este mes, ¿qué está pasando?" Nueve de cada 10 veces, cuando profundizamos en ello, la temperatura es la culpable. No es el único factor, pero es el más importante que afecta el rendimiento de MBBR más de lo que la mayoría de la gente cree. Analicemos esto, sin jerga sofocante de los libros de texto, solo cosas del mundo real que he visto en sitios de trabajo y pruebas de laboratorio.

Primero, un resumen rápido (muy rápido) para cualquiera que sea nuevo en MBBR. A diferencia de los filtros percoladores de la vieja escuela, donde el medio permanece quieto, o los lodos activados donde las bacterias flotan libremente, el medio MBBR se mueve sin parar en el reactor, gracias a la aireación o la mezcla. Las bacterias se adhieren a la superficie (ésta es la biopelícula) y ahí es donde ocurre la magia. Los medios que proporciono, comoMedios de biofiltro MBBR para tratamiento de aguas residuales, está diseñado para darles a esas bacterias suficiente superficie para crecer, pero la temperatura es como la perilla de control de qué tan bien las bacterias hacen su trabajo.

Empecemos por el punto óptimo. Por lo que he probado y lo que muestran los datos, la mayoría de los insectos buenos de las aguas residuales (los heterótrofos que comen DBO y amoníaco, y los nitrificantes que convierten el amoníaco en nitrato) funcionan mejor entre 15°C y 25°C (59°F a 77°F). Ese es el rango de temperatura en el que veo que funcionan la mayoría de los sistemas municipales de aguas residuales en regiones templadas, y ahí es cuando mis clientes obtienen las cifras que desean: 80-90% de eliminación de DBO, reducción constante de amoníaco. A estas temperaturas, las bacterias se reproducen rápidamente: duplican su población cada 20 a 60 minutos, por lo que la biopelícula se vuelve lo suficientemente espesa como para procesar todos los desechos que llegan. Los medios de comunicación, ya sean nuestrosMedios de reactor de biopelícula de lecho móvilque tiene esa superficie extra o nuestra perforadaMBBR Bio Carrier para tratamiento de aguas residuales-Funciona perfectamente aquí, porque la acción en movimiento mantiene la biopelícula lo suficientemente delgada como para permitir que el oxígeno y los nutrientes lleguen al interior, sin zonas muertas.

¿Pero qué pasa cuando hace frío? Estamos hablando de menos de 10°C (50°F). El invierno pasado tuve un cliente en Minnesota que me llamó frenéticamente: su eliminación de amoníaco cayó del 95 % al 50 % de la noche a la mañana y su DBO aumentó un 30 %. Resulta que la temperatura del reactor bajó a 4°C porque falló la calefacción del edificio. ¿Por qué? Las bacterias se vuelven lentas cuando hace frío. Su tasa metabólica se ralentiza mucho; piense en que no quiere moverse mucho cuando sale en invierno. Para las bacterias nitrificantes (las que hacen el complicado trabajo del amoníaco), esto es muy malo: ya crecen más lentamente que los insectos que comen DBO, y el frío casi hace que se detengan. Una cosa que aprendí de ese trabajo en Minnesota: la biopelícula en el medio en realidad se estaba adelgazando, no porque las bacterias estuvieran muriendo, sino porque no se reproducían lo suficiente como para permanecer en la superficie. La acción en movimiento del MBBR incluso lo empeoraba: si la biopelícula es débil, se desprende con demasiada facilidad, por lo que terminas con menos bacterias para hacer el trabajo. Les aconsejé que aislaran el reactor y aceleraran la mezcla un poco (no tanto como para romper la biopelícula) y cambiaran a nuestroMedios de biopelícula de lecho móvil MBBR para tratamiento de aguas residuales, que tiene una superficie ligeramente más rugosa que retiene mejor las bacterias en temperaturas frías. En una semana, su eliminación de amoníaco volvió al 90%.

Ahora el otro extremo: temperaturas altas, superiores a 28°C (82°F). Hace un par de veranos tuve un cliente de procesamiento de alimentos en Texas; su reactor alcanzó los 32°C debido al calor de Texas y a la falta de refrigeración adicional. Su eliminación de DBO cayó un 25% y comenzaron a formar espuma en el reactor. ¿Por qué? Diferentes bacterias odian las altas temperaturas. Especialmente los nitrificantes empiezan a morir por encima de los 30°C: sus enzimas básicamente se destruyen. Los insectos que comen DBO pueden resistir un poco más, pero cuando las temperaturas se mantienen altas, la biopelícula se vuelve demasiado espesa. Esa capa gruesa significa que el oxígeno no puede llegar al fondo, por lo que se crean zonas anaeróbicas (sin oxígeno) donde crecen bacterias malas, lo que afecta a todo el sistema. Además, las altas temperaturas hacen que el agua retenga menos oxígeno, por lo que incluso si la aireación funciona, hay menos oxígeno disuelto para la biopelícula. Nuestros medios no causaron esto, pero nos adaptamos: les sugerí que agregaran un poco más de nuestroMedios filtrantes biológicos MBBRpara extender la biopelícula, mantenerla más delgada, para que el oxígeno pueda llegar a todas partes. También agregaron un pequeño serpentín de enfriamiento para el reactor y, en dos semanas, la formación de espuma se detuvo y la eliminación de DBO volvió a la normalidad.

Espera, pero no se trata sólo de "frío = malo, calor = malo", sino también de lo rápido que cambia la temperatura. El problema de ese cliente de Minnesota no fue sólo un frío, sino una caída repentina. Las bacterias pueden adaptarse a cambios graduales de temperatura, como si las temperaturas van de 20 °C a 12 °C durante un mes, disminuyen gradualmente, por lo que puedes ajustar la mezcla o la carga del medio para compensar. ¿Pero una caída de 10°C en 24 horas? Eso es un shock y la mayoría de las bacterias no pueden recuperarse lo suficientemente rápido. He visto lo mismo en climas cálidos: si llega una ola de calor y las temperaturas aumentan 12°C en un día, se produce la misma caída de DBO y amoníaco que en un shock frío.

Otra cosa que me preguntan todo el tiempo: ¿el tipo de medio MBBR cambia la forma en que maneja la temperatura? Respuesta corta: sí, pero sólo un poco. Todos nuestros medios están diseñados para maximizar la superficie y mantener la biopelícula saludable. NuestroMedios de filtro biológicotiene una superficie texturizada que ayuda a que las bacterias se adhieran más rápido, por lo que en temperaturas frías pueden comenzar a crecer más rápido que en medios lisos. NuestroMedios de biofiltro MBBR para tratamiento de aguas residualestiene un núcleo poroso, que aísla un poco la biopelícula, protegiéndola de cambios bruscos de temperatura. Siempre les digo a los clientes: si estás en un lugar con temperaturas extremas (inviernos muy fríos o veranos muy calurosos), elige medios con una superficie más rugosa y textura adicional; hace una pequeña diferencia, pero se suma cuando estás lidiando con estrés por temperatura.

Además, debo mencionar que la temperatura interactúa con otros factores en el sistema MBBR. Por ejemplo, si la mezcla es demasiado baja, el medio no se mueve lo suficiente, por lo que la biopelícula se espesa y se asfixia en temperaturas altas. O si está sobrecargando el sistema con demasiados desechos, ni siquiera la temperatura adecuada lo salvará. Pero la temperatura es la base: si no está en el punto óptimo, ni siquiera los mejores medios y mezclas funcionarán.

Permítanme terminar con algo práctico, porque eso es lo que me importa: ayudar a mis clientes a evitar los dolores de cabeza que he visto. Si nota que el rendimiento de su sistema MBBR no funciona, primero verifique la temperatura del reactor. No te guíes únicamente por la temperatura del aire: mide la temperatura del agua, porque eso es lo que importa para las bacterias. Si hace demasiado frío, aísle el reactor, reduzca un poco la velocidad de mezcla (lo suficiente para que el medio aún se mueva, pero no tanto como para romper la delgada biopelícula) y considere un medio con una superficie rugosa. Si hace demasiado calor, agregue un poco de medio adicional para adelgazar la biopelícula, aumente un poco la aireación (para compensar la menor cantidad de oxígeno disuelto) y agregue enfriamiento si es posible. Y si se encuentra en un área con temperaturas extremas, elija sabiamente sus medios; créame, vale la pena el pequeño costo adicional para evitar grandes dolores de cabeza operativos.

Si tiene problemas con el rendimiento de MBBR relacionado con la temperatura o simplemente busca el medio adecuado que se ajuste a las necesidades de su sistema, estoy aquí para ayudarlo. He trabajado con todo tipo de sistemas de aguas residuales, desde pequeñas plantas municipales hasta grandes industriales, y puedo indicarle los medios adecuados para su temperatura y condiciones operativas específicas. Comuníquese para conversar más, sin argumentos de venta, solo consejos reales de alguien que estuvo allí y lo solucionó.