Análisis del crecimiento de algas en un FGAC aplicando simulación computacional [recurso electrónico]

Abstract

La filtración en gravas de flujo ascendente (FGAC), hace parte de la tecnología de la filtración en múltiples etapas. La complejidad del proceso de filtración radica en que muchos de los fenómenos que se dan ahí, tienen relación con procesos físicos, fisicoquímicos y actividad biológica en las capas del material filtrante. El uso de mantas sobre la superficie del lecho filtrante permite el desarrollo de algas y otros organismos, haciendo que al momento de realizar la limpieza de la unidad este material sea fácilmente removible. Teniendo en cuenta la importancia de la actividad biológica dentro del proceso de filtración en grava y que ha sido poco estudiada la manera como ocurre en el proceso de filtración de los FGAC, este trabajo analiza el comportamiento de las algas y cómo influyen en el proceso de tratamiento y eficiencia de los FGAC aplicando simulación computacional, por medio del software AQUASIM. Adicionalmente se determinaron las eficiencias de remoción en un FGAC con manta sintética y las variables asociadas a la operación. Para el estudio se acondicionó una unidad piloto de filtración en gravas de flujo ascendente con un espesor de 0,90 m de grava y una capa de tres mantas ubicadas en la superficie con un espesor de 0,56 cm. El sistema se alimentó con agua del río Cauca. Los resultados del trabajo indicaron que el modelo AQUASIM facilita la simulación de la biopelícula como reactor. Se estimó que la tasa de crecimiento de la biopelícula fué de 0,0182 mm/día en la primera carrera de filtración, obteniéndose un grosor de 1,2 mm en 66 días y de 0,031 mm/día en la segunda carrera de filtración alcanzando 1,35 mm en 43 días. La clorofila a fue un buen parámetro para determinar el crecimiento biológico. En el FGAC - manta la biopelícula logró su estado de equilibrio para una concentración de clorofila a de 3,8 g/m3 en la primera carrera de filtración y de 4,2 g/m3 en la segunda. Las eficiencias medias de remoción para la segunda carrera de filtración con un lecho maduro fueron las siguientes: sólidos totales 43%, sólidos volátiles y turbiedad 55%, sólidos suspendidos totales 58%, coliformes totales 92% y para E.coli de 93%. El sistema piloto FGAC manta operando con una velocidad de filtración de 0,5 m/h generó una pérdida entre 4,5-5,0 cm para una duración de carrera entre 43 y 66 días. Al instalar mantas sintéticas en la superficie del lecho de grava es necesario revisar el comportamiento hidráulico de la unidad para evitar la entrada de aire y así evitar líneas de flujo preferenciales y el desprendimiento de la capa biológica. El trabajo muestra que puede ser factible el reemplazo de una capa de grava de 0,25-0,30 m de espesor en filtros gruesos de flujo ascendente, por una capa de manta de 0,56 cm para reducir el espesor del lecho filtrante en el FGAC.