BIOFIL

TROS

PERCOLA

DORE

S MAURICIO

CHAMORRO

PABLO

JOJO

A

JONAT

HAN PIN

ZA

DARIO JA

RAMILLO

IVÁN ANDRÉS SÁNCHEZ ORTIZIngeniero Civil, Esp., M.Sc. 

Universidad de NariñoFacultad de ciencias pecuarias

Departamento de recursos hidrobiológicosIngeniería en producción acuícola

Pasto - 2011

INTRODUCCIÓN

BIOFILTROS

El equipo en que ocurre el proceso biológico de nitrificación es denominado “Biofiltro”. ( Parada)

Condiciones favorables

Obtienen la energía para crecer.

FUNCIONAMIENTO DE UN BIOFILTRO

Proporcionar suficiente superficie para colonizar. Asegurar que el agua a tratar se distribuye

homogéneamente en el relleno y no se generan canalizaciones.

Seleccionar un buen sistema para la eliminación de sólidos suspendidos antes de pasar el agua por el biofiltro.

Asegurar que no existan limitantes ambientales nutricionales para el desarrollo de las bacterias nitrificantes

Eliminar los sólidos suspendidos y el alimento no ingerido para minimizar la lixiviación de nutrientes orgánicos disueltos.

Seleccionar un buen alimento, balanceado y que genere heces firmes.

Minimizar las pérdidas de alimento.

utilización

PARÁMETROS DE OPERACIÓN Y

CARACTERIZACIÓN DE LOS BIOFILTROS.Los términos usados en el diseño y caracterización de los

Biofiltros son:

Espacio vacío. Es el volumen no ocupado por el medio del Biofiltro y fracción de hueco.

Área de corte transversal. Es el área del lecho del filtro que mira en dirección del flujo del agua. Se realiza para soportar la tasa de carga hidráulica deseada.

Tasa de carga hidráulica. Es el volumen de agua bombeado a través de los Biofiltros por unidad de área del corte transversal del filtro por unidad de tiempo expresado como m3/m2/día.

Área específica de superficie. Es la superficie del medio de soporte por unidad volumétrica mientras mayor sea el área de superficie, más biomasa bacteriana puede desarrollarse por unidad de volumen de relleno.

 

BIOFILTROS PERCOLADORES

Cama de grava o un medio percolante

microorganismos se apegan al medio del lecho (capa biológica)

microorganismos digieren yeliminan los contaminantes del agua.

Biofiltros percoladoresOperan como los biofiltros sumergidos, excepto que el agua residual fluye de arriba hacia abajo por el medio, y la película bacteriana permanece mojada. Pero nunca completamente sumergida ( Wheaton et al., 1991)

Aire

Agua filtrada Canal

recolector

Ventilación Soport

e

Lecho

Aspersor

BIOFILTROS PERCOLADORESLos espacios vacíos son

rellenados con aire en lugar de

agua

Las bacterias no carecen de oxigeno

Optimo desempeño,

remoción de CO2.

PARÁMETROS DE DISEÑO

Los sistemas percoladores poseen algún tipo medio, ya sea de grava o de material plástico.

Por su bajo peso, área de superficie especifica, (100 – 200 m2/m3), y alta fracción del hueco. (> 90%)

• Tasa de carga hidráulica: 100 – 250 m3/d /m2

• Profundidad de medio : 1 - 5 m.• Área de superficie especifica: 100

– 300 m2/m3 . • Rangos de remoción de NAT: 0.1

– 0.9 g/ día/m2

BIOFILTROS PERCOLADORES

En acuacultura: •Fáciles de construir y operar.•Son auto-aireantes.• efectivos desgasificación de CO2.

•Costo moderado.

Las bajas temperaturas, tasas de desnitrificación son bajas. Son usados en pequeños hatcheries ( cargas bajas y variables).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE BIOFILTROS PERCOLADORES

BIOFILTROS PERCOLADORES

VENTAJAS DESVENTAJAS

De simple diseño y construcción Desprendimiento de biopelícula puede

causar obstrucciones en el sistema .De uso extenso en la el proceso de tratamiento de aguas residuales

Permite aireación y remoción del CO2 En sistemas acuícolas de agua fría, este suele ser grande y caro

Disponibilidad amplia de rellenos y asistencia de diseño.

El soporte en si puede ser caro debido a su reducida superficie especifica.

EJEMPLO DE DISEÑO DE LA TORRE DE PERCOLACION

Se basa en área de superficie más que en volumen, y en este caso, el requerimiento de oxigeno esta solamente limitado por el metabolismo de los peces.

El siguiente ejemplo es el proceso de diseño para la instalación de agua-tibia (sistema de tilapia de 250.000 lb/año).

Medio tiene un SSA de 200 m2/m3 (61 ft2/ft3). El requerimiento de flujo de agua basado en el requerimiento de oxigeno disuelto de los peces y la dimensión del biofiltro .Se basa en la tasa de producción diaria de NAT, la que es directamente dependiente de la tasa de alimentación. Está basado en una tasa de alimentación de 100kg/día. Se usaran unidades métricas de aquí en adelante.

DESARROLLO

Calcular el requerimiento de oxigeno disuelto los peces y el biofiltro.

En este ejemplo, la demanda de oxigeno ha sido estimada en o,25 kg DO/kg alimento. DIFICIL DE DETERMINAR

Para una torre percoladora, la atmosfera circundante aportara el requerimiento de oxigeno para la nitrificación y para cualquier bacteria heterotrófica. Así la demanda total del oxigeno debería consistir solamente del metabolismo del alimento de los peces.

PASO 1: CALCULAR EL REQUERIMIENTO DEL OXIGENO DISUELTO (R OD )

PASO 2: CALCULE EL FLUJO DE AGUA REQUERIDA QESTANQUE NECESARIO PARA LA DEMANDA DE OD DE LOS PECES

Asuma: ODENTRA=15 mg/L (sistema de aireación de oxigeno puro)DOSALE= 4mg/L (agua tibia: 25°C, tilapia)

Verifique y vea si el numero de recambios de agua para los estanques es suficiente para la efectiva remoción de los sólidos.

La tasa de recambio de 48 minutos es alrededor de 1 ½ recambios de agua por hora; esto es adecuado

PASÓ 3: CALCULE LA PRODUCCIÓN DE NAT POR PEZ (PNAT)

Paso 4: calcule la superficie (Asoporte) requerida para la remoción del PNAT con la tasa superficial de remoción de NAT (ATR), basado en la experiencia con torres percoladoras sumergidas, la tasa estimada de remoción área de NAT fue 0,45 g NAT/m2 dia

PASO 5: CALCULE EL VOLUMEN DEL MEDIO DE SOPORTE EN LA SUPERFICIE DEL ÁREA ESPECIFICA (SSA) ASOCIADA CON EL MEDIO EN USO, POR EJEMPLO BIOFLOCK TIENE UN SSA DE 200M2 /M3 (61 FT2 / FT3 )

 PASO 6: CALCULE EL CORTE DEL ÁREA TRANSVERSAL DEL BIOFILTRO USANDO EL FLUJO REQUERIDO PARA DEMANDA DE OXIGENO DE LOS PECES (Q TANK) Y LA TASA DE CARGA HIDRÁULICA, TCH DE 255M3/M2 DIA (4,4 GPM/FT2).

El diámetro de un solo estanque de biofiltro, D biofiltro cuya area de corte transversal es:

Se recomienda colocar dos filtros, para para que el area de corte transversal de cada unidad de biofiltro sea (9,8/2=4,9m2). El diámetro seria:

PASÓ 7: CALCULE LA PROFUNDIDAD DEL BIOFILTRO A PARTIR DEL ÁREA DE CORTE TRANSVERSAL DEL BIOFILTRO (A SOPORTE) Y EL VOLUMEN (V SOPORTE).

GRACIAS