No se pueden utilizar métodos que destruyan la estructura del agua o cambien su actividad biológica para el tratamiento de aguas residuales. Los parámetros de las aguas residuales depuradas deben estar cerca del agua natural.
De hecho, este fue el propósito de la creación de la tecnología BIOTAL, porque después de dicho tratamiento el agua puede volver a utilizarse, lo que ayuda a ahorrar agua potable, cuyo costo es cada vez más caro debido a la contaminación de sus fuentes por aguas residuales sin depurar.
Al desarrollar la tecnología BIOTAL, se tuvieron en cuenta las ventajas y desventajas de los sistemas continuos y discontinuos, así como para resolver los problemas emergentes, se crearon nuevos dispositivos hidroneumáticos: sifón de elevación de aire, sifón controlado, elevación de aire inversa.
Todos los dispositivos mencionados anteriormente están patentados y son muy fiables, ya que no tienen piezas móviles en su diseño, y por lo tanto no hay nada que romper. El control de estos dispositivos se realiza mediante válvulas electromagnéticas conectadas a la unidad de control.
Los niveles de agua en las plantas BIOTAL son monitoreados por sensores de nivel de agua conectados a la unidad de control, que ajusta automáticamente el funcionamiento de la planta, dependiendo del vertido de aguas residuales.
Las válvulas electromagnéticas MIVALT (República Checa) tienen un gran recurso, que se mide por millones de ciclos de encendido/apagado, que son décadas para la vida útil de la planta BIOTAL.
La automatización de la planta BIOTAL está ensamblada a partir de módulos de fábrica de los principales fabricantes mundiales – Mitsubishi, Siemens, Eaton, ABB y otros. Incluso en las plantas BIOTAL más pequeñas, se instala una automatización a partir de las unidades de fábrica de las empresas indicadas, equipadas con un monitor, que muestra los parámetros básicos de la planta.
Las unidades de control pueden conectarse a Internet a través de un módem y la información necesaria puede leerse de forma remota.
La tecnología BIOTAL es un sistema totalmente automatizado, de 7 pasos, de 3 lodos, autodirigido, hidroneumático y biológico con recirculación de retorno de lodo activo de cuatro circuitos.
La necesidad de crear dicho sistema fue dictada por el hecho de que para un tratamiento biológico efectivo de la relación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo en las aguas residuales que llegan a la purificación, debe estar en la proporción de 100:5:1, lo cual nunca sucede en la vida real.
Por lo tanto, las bacterias del lodo activo en tales condiciones purifican las aguas residuales de contaminantes orgánicos no completamente. La recirculación multicircuito y el sistema multietapa resuelven este problema, porque cuando el lodo regresa al primer reactor, donde llegan las aguas residuales, hay desnitrificación de las aguas residuales, lo que ayuda a reducir la concentración de contaminantes orgánicos a la salida de la planta.
En las plantas BIOTAL, se crean condiciones para la eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo por medios biológicos. Para esto, se asegura la alternancia de las condiciones anóxicas y óxicas en la edad del lodo activo de más de 25 días.
En este caso, se desarrollan microorganismos facultativos que participan activamente en los procesos de purificación, tanto en condiciones de oxígeno como en condiciones sin oxígeno. Esto aumenta la cantidad de lodo aeróbico en el sistema y elimina efectivamente el nitrógeno biológico y el fósforo.
El lodo activo excedente se elimina automáticamente de la planta BIOTAL. El fósforo, acumulado con bacterias PP en la zona aeróbica, al entrar en condiciones sin oxígeno, pasa al estado disuelto y se elimina de la planta junto con el lodo excedente.
Debido a la alta edad del lodo activo (más de 25 días) y, consecuentemente, su fuerte mineralización, así como una desestabilización prolongada en el estabilizador de capacidad de lodo, el deshidratado del lodo excedente en la planta BIOTAL se realiza sin la adición de floculantes.
La planta BIOTAL cambia automáticamente a uno de los 5 modos de funcionamiento: forzado, normal y tres modos económicos (dependiendo del tiempo de ausencia de recepción de aguas residuales a la planta: 1 hora, 1 día y 7 días). Dicha solución técnica permite ahorrar hasta un 70% de electricidad.
Para comprender mejor la esencia de la tecnología BIOTAL, consideremos el esquema tecnológico básico de la planta BIOTAL (ver diagrama) con capacidad de 10 a 1200 m3/día.
La planta BIOTAL consiste en una cámara de recepción, la entrada a la cual está provista de la rejilla para la retención de aguas residuales brutas, un reactor SBR de tres etapas, filtro biológico autolimpiante con circulación aireada, depósito de contacto y capacidad de lodo – estabilizador aeróbico de lodo activo excedente.
El sistema funciona según el principio de «dividir y conquistar», ya que, según principios bien conocidos de tratamiento biológico de aguas residuales, la limpieza ideal son 7 aireadores consecutivos (datos de la literatura).
En este caso, en cada aireador, ciertos grupos de microorganismos, que no compiten, trabajan efectivamente, ya que diferentes grupos de ellos trabajan efectivamente en los límites estrechos de las concentraciones de contaminantes que disminuyen durante la purificación, durante el curso de las aguas residuales desde la CR-D hasta el CR, es decir, el agua se procesa paso a paso.
Solo en la planta BIOTAL la conexión hidráulica entre la CR-D y el reactor SBR 1, entre el 2º y 3º reactores SBR, entre el 3º reactor SBR y el filtro biológico de capa fina, así como entre el filtro biológico de capa fina y el depósito de contacto, se interrumpe periódicamente por el programa desactivando los dispositivos que proporcionan esta conexión.
La conexión hidráulica se realiza entre SB-1 y SBR-2 mediante bombas de alimentación, SBR-2 y SBR-3 mediante flujo hidráulico o elevaciones de aire inversas, entre SBR-3 y SB-1 mediante un sifón controlado, un sifón de elevación de aire o bombas, y finalmente, entre el BF-CLF y el CR mediante flujo hidráulico.
En el curso de la transferencia paso a paso de aguas residuales tratadas de la zona a la zona, la purificación tiene lugar en etapas 6-8 dentro de uno de los 5 programas, y, en modos económicos, se cambia la composición de las fases – las aguas residuales purificadas no se bombean y no se elimina el lodo activo excedente.
El sistema BIOTAL tiene tres sistemas de lodo: en CR-D, en SBR de 3 etapas y BF-CLF y se realiza mediante recirculación de contorno de lodo activo inverso de 4 contornos – desde SBR-2 hasta SBR-1, desde SBR-3 hasta CR, desde SBR-3 hasta SBR-1, desde BF-CLF y desde CR hasta CR.
Dicha construcción de tecnología permitió mantener en el equilibrio el sistema trilítico, ya que el bombeo de aguas residuales en el proceso de limpieza desde la CR hasta el SBR-1, desde el SBR-3 hasta el BF-CLF y desde el BF-CLF hasta el CR ocurre después de los ciclos de defensa respectivamente – en la CR, SBR-3 y BF-CLF, con mezcla parcial del lodo de estas estructuras en el proceso de recirculación antes de los ciclos de sedimentación.
El tratamiento de aguas residuales en la planta BIOTAL tiene lugar en el siguiente orden:
Las aguas residuales limpias durante este proceso se mueven gradualmente desde el primer hasta el último grado de purificación de la EDAR, mediante acoplamiento hidráulico periódico de estas etapas con la ayuda de dispositivos hidroautomáticos o bombas.
La planta BIOTAL incluye ocho zonas de procesamiento de aguas residuales:
El agua residual, que está libre de impurezas gruesas en una rejilla escalonada automatizada, fluye hacia una cámara de recepción-desnitrificador (CR-D) que funciona en modo de reactor SBR como receptor, recibiendo vertidos desiguales de aguas residuales y como desnitrificador de primer grado.
En la cámara de recepción-desnitrificador hay: rejilla de acero inoxidable autolimpiante con burbujeo de doble vía para la retención y ruptura de pequeñas aguas residuales, sistemas de aireación y mezcla, sensores de electrodo de nivel autolimpiantes y bombas de alimentación hacia el 1º reactor SBR.
Las aguas residuales, recibidas en la cámara de recepción-desnitrificador, se mezclan con el lodo activo inverso del tercer reactor que contiene nitritos y nitratos. En condiciones del modo de mezcla hay un proceso de desnitrificación con doble efecto – desnitrificación con la separación de nitrógeno gaseoso y la oxidación de la contaminación orgánica del agua residual que proviene del oxígeno que se separa de los nitritos en el proceso de desnitrificación.
La CR-D mantiene automáticamente la concentración requerida de lodo activo cambiando la altura de la bomba de alimentación de aguas residuales prelimpiadas en la CR. Esta bomba, bombeando la mezcla de lodo hacia el SBR-1 después de la sedimentación de la CR-D, simultáneamente vierte el lodo activo excedente de la CR-D hasta el nivel de succión de la bomba.
Al subir o bajar la bomba, se puede ajustar la concentración requerida de lodo activo en la CR-D. Las aguas residuales prelimpiadas en la CR-D se bombean hacia el 1º reactor SBR.
El reactor SBR-1 está acoplado hidráulicamente al desbordamiento P-1 con el reactor SBR-2. SBR-1 y SBR-2 realizan cíclicamente aireación y mezcla con recirculación de la mezcla activa entre ellos.
El reactor SBR-1 tiene un segundo grado de desnitrificación en el ciclo de mezcla. Dado que el SBR-2 sufre un proceso de nitrificación de primer grado, y el lodo circulatorio inverso desde SBR-2 hasta el SBR-1 contiene suficientes nitritos, y SBR-1 tiene una cantidad suficiente de materia orgánica fácilmente oxidable.
La desnitrificación puede realizarse transfiriendo más profundamente los aireadores de SBR-1 al modo de mezcla – cerrando parcialmente el aire que se les alimenta. En este caso, el segundo grado de desnitrificación se llevará a cabo en el SBR-1 y durante el período de aireación en SBR-2, es decir, prácticamente durante todos los ciclos de purificación.
Después de tratar las aguas residuales en los reactores SBR-1 y SBR-2, se bombean mediante elevaciones de aire controladas hacia el reactor SBR-3, mientras soplan la espalda hacia el SBR-2 la espuma, lo que protege a los microorganismos del lodo activo del reactor SBR-3 de los efectos adversos de los saponatos.
Durante el funcionamiento de las elevaciones de aire controladas que bombean la mezcla de lodo desde el segundo hasta el tercer reactor SBR, se realiza el reciclado recíproco de la mezcla activa desde el 3º reactor hacia el reactor SBR-1 y CR-D.
El reactor SBR-3 funciona inicialmente como aireador, donde se llevan a cabo los procesos de oxidación por oxígeno que son difíciles de oxidar, y el segundo grado de nitrificación, y luego, después de desconectar los aireadores y elevaciones de aire, comienza a funcionar como sedimentador secundario.
En el reactor SBR-3 la aireación consecutiva, la profilaxis y el posterior vertido del sifón controlado de aguas residuales purificadas hacia el BF-CLF ocurren sucesivamente, y el bombeo de lodo excedente hacia un estabilizador aeróbico de lodo activo excedente con posterior entrega (después de la estabilización) para deshidratación.
En el período de aireación del SBR-3, se produce la aireación de la parte central de la carga del BF-CLF, creando así un efecto de elevación de aire en la carga de celda, lo que lleva a la recirculación de las aguas residuales vertidas según el siguiente principio: en aquellas celdas en las que entra el aire, ocurre (debido al efecto de elevación de aire) el movimiento del agua hacia arriba, y en aquellas celdas, carga del BF-CLF, donde el aire no llega, el agua se mueve desde arriba hacia abajo.
La carga de plástico del BF-CLF está cubierta con una biopelícula, solo esa parte de la cual entra el aire, trabaja en oxidación (oxidación de materia orgánica producida difícilmente oxidable y nitrificación del 3º grado), y las celdas de carga de plástico del BF-CLF, donde el aire no entra, actúan como desnitrificador del 3º grado.
Las aguas residuales purificadas del tercer reactor SBR se vierten hacia la parte inferior del BF-CLF, después de detener la aireación del BF-CLF, la sedimentación y el bombeo de lodo excedente del BF-CLF.
Las aguas residuales purificadas, moviéndose desde abajo hacia arriba en el BF-CLF, desplazan las aguas residuales tratadas del BF-CLF en el CR a través de las celdas de carga de plástico, que en este caso comienza a trabajar no como carga de plástico del BF, sino como sedimentador de capa fina.
Esto asegura el efecto de suspensión de sustancias suspendidas 5 veces mayor que en la defensa clásica (datos de la literatura y experiencia real). A su vez, las aguas residuales extraídas en el BF-CLF inundan a través del flujo hidráulico hacia la parte inferior del CR para desinfectarla, desde la cual el desbordamiento de aguas residuales limpias y desinfectadas se desplaza de la planta.
En la pantalla de la unidad de control BIOTAL, con capacidad de 10 a 1000 m3/día, se muestran los siguientes parámetros para el monitoreo visual y redes externas:
Todos los parámetros del funcionamiento de la planta BIOTAL pueden verse y, si es necesario, cambiarse iniciando sesión en el programa del controlador.
Dado que la composición de las aguas residuales y la dinámica de su afluencia a diferentes EDAR son muy diferentes, el equipo de servicio puede ajustar su trabajo para optimizar el funcionamiento de la planta, teniendo en cuenta las especificidades del objeto.
También se pueden controlar y modificar los parámetros de la planta en caso de emergencia desde el servicio de despacho a través de conexión de módem.
Los programas estándar de las plantas BIOTAL están diseñados para aguas residuales domésticas, por lo tanto no hay necesidad de cambiarlos, puede ser necesario ajustar el funcionamiento de la planta al limpiar aguas residuales domésticas e industriales mixtas, así como en vertidos de aguas residuales por lotes, en exceso por encima del diseño.
La tecnología BIOTAL para plantas con capacidad de 1,5 a 6,0 m3/día, que se encuentra en una carcasa cilíndrica, se resuelve más fácilmente, aunque resuelve los principales problemas tecnológicos.
Este es un sistema de 7 pasos, de 2 lodos, con recirculación de contorno de lodo activo inverso de 3 contornos, que funciona en uno de 6 programas, que se cambian automáticamente dependiendo de la cantidad de aguas residuales que entran en él.