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El proceso de lodos activados (ASP) es el proceso de tratamiento biológico más ampliamente aplicado en el tratamiento de aguas residuales municipales, mientras que MBBR introduce una biopelícula de crecimiento adherido al sistema para crear un régimen de biomasa dual de crecimiento "adherido suspendido".
Los dos no se reemplazan entre sí, sino que se adaptan a escenarios diferentes: para las plantas nuevas la decisión depende de la huella y los requisitos de efluentes, mientras que para las modernizaciones depende de los tanques existentes y las limitaciones de inversión.
Este artículo compara los dos procesos en seis dimensiones (huella, concentración de lodos, resistencia a los golpes, consumo de energía, operación y mantenimiento, y dificultad de modernización) con un enfoque en la lógica de selección y las consideraciones clave para convertir un tanque de lodos activados a MBBR (híbrido), e incluye un estudio de caso de expansión de capacidad municipal generalizada.
ASP se basa en lodos activados suspendidos (valor típico MLSS 2–5 g/L) para eliminar compuestos orgánicos y nitrógeno; MBBR agrega portadores de biopelículas suspendidos al tanque (proporción de llenado del 20% al 50%, valor de referencia), con la biopelícula adherida a la superficie del medio.
Esto produce una mayor biomasa por unidad de volumen del tanque, y el gradiente de OD dentro de la biopelícula crea naturalmente microambientes aeróbicos/anóxicos que favorecen la nitrificación y desnitrificación simultáneas.
El MBBR se originó en el norte de Europa (Noruega, década de 1980) y se utiliza ampliamente en la modernización europea de tanques existentes; Después de su introducción en China, se extendió rápidamente en proyectos de mejora/expansión municipales y aplicaciones de aguas residuales industriales.
| Dimensión | Proceso de Lodos Activados (ASP) | MBBR | Notas |
|---|---|---|---|
| Huella / Volumen del tanque | Más grande; TRH 6-10 h (valor típico) | Puede reducirse entre un 30 % y un 50 % (valor de referencia) | Mayor carga volumétrica |
| Concentración de lodos | MLSS 3–5 g/L (valor típico) | Biomasa de biopelícula equivalente a 2–4 g/L suspendida | Mayor biomasa total |
| Resistencia a la carga de impacto | Moderado; susceptible a cargas de choque | Más fuerte; La biopelícula resiste los golpes y la toxicidad. | Clara ventaja para las aguas residuales industriales |
| Consumo de energía | Retorno de lodos de aireación, convencional | Intensidad de aireación ligeramente mayor para la fluidización del medio; el retorno de lodos se puede reducir | Necesidades de evaluación combinada |
| Operación y mantenimiento | Debe controlarse la acumulación de lodos; gran producción de lodos | Inspección periódica de pantallas de retención; menor producción de lodos | Bajo riesgo de acumulación de lodos |
| Dificultad de modernización | — | Bajo-medio; puede utilizar tanques existentes | Requiere pantallas y medios, nueva verificación de aireación. |
Cuando los requisitos de efluentes son estrictos y la tierra es escasa, las combinaciones de MBBR y MBBR ASP (híbrido) pueden cumplir con los requisitos de DQO y amoníaco simultáneamente dentro de un volumen de tanque más pequeño.
MBBR también es atractivo cuando la instalación es sensible a los costos de eliminación de lodos, ya que produce menos lodo (referencia: aproximadamente 0,3–0,5 kg de lodo por kg de DBO5 eliminado, menos que los procesos convencionales).
Sin embargo, la inversión en medios y el mantenimiento de la pantalla de retención deben incluirse en el costo del ciclo de vida completo; la fase de construcción por sí sola no debería ser la única consideración.
Muchas plantas municipales en China enfrentan la doble demanda de "estándares más estrictos para la expansión de la capacidad de efluentes" (por ejemplo, actualizar de Clase B a Clase A Nivel 1), mientras que en Europa y América del Norte son comunes la renovación de instalaciones obsoletas y el aumento de la carga.
Cuando no hay terreno adicional disponible, convertir los tanques aeróbicos existentes a MBBR híbrido es un camino común: dosificar medios en los tanques existentes e instalar pantallas de retención puede mejorar la capacidad de tratamiento y nitrificación, con una inversión generalmente menor que la construcción de nuevos tanques (referencia).
Inicialmente se diseñó una planta de tratamiento de aguas residuales municipal para 15.000 m³/d mediante un proceso de lodos activados convencional (zanja de oxidación), con un efluente que cumplía con la norma local Clase B.
Debido al crecimiento de la población en su área de servicio, la planta necesitaba expandirse a 22.000 m³/d y actualizarse a Clase A Nivel 1, pero no había terreno disponible para su adquisición.
La solución convirtió parte de la zona aeróbica de la zanja de oxidación en MBBR híbrido: se dosificó un medio de alta superficie específica (500 m²/m³, valor típico) al 30% del volumen efectivo, se instalaron pantallas de retención de efluentes y se volvió a verificar el sistema de aireación (el flujo de aire aumentó en aproximadamente un 25%, valor de ejemplo), mientras se retuvo el sistema de retorno de lodos existente.
Después de la modernización, la capacidad de tratamiento aumentó aproximadamente un 40% y el amoníaco de invierno se mantuvo estable, sin agregar nuevos tanques.
Este caso es una descripción generalizada; Los parámetros específicos deben verificarse mediante cálculos reales del proyecto.
Se deben instalar pantallas de retención confiables en el lado del efluente para evitar que los medios salgan con el efluente; el espacio de la pantalla debe ser menor que la dimensión mínima del medio (referencia).
La fluidización del medio requiere una intensidad de aireación suficiente. Antes de la modernización, verifique el margen de capacidad del soplador y la disposición del difusor, y reemplace o agregue difusores de burbuja fina si es necesario.
En el modo híbrido, el MLSS de lodos suspendidos suele ser de 2 a 4 g/l (referencia) para garantizar que la biopelícula y los lodos suspendidos trabajen juntos.
No se agrega ningún medio a las zonas anóxicas/anaeróbicas y las aberturas en las paredes divisorias deben diseñarse para evitar el flujo cruzado de los medios.
Los medios cilíndricos de PE son comunes en el mercado de la UE, mientras que los medios de tipo poroso son más aceptados en el mercado norteamericano (referencia).
La superficie específica y la geometría deben coincidir con la profundidad del tanque y la intensidad de la aireación, y se recomienda realizar pruebas piloto previamente.
Las temperaturas del agua en invierno en el norte de América del Norte y el norte de Europa son bajas, por lo que el volumen de nitrificación debe volver a compararse con las condiciones invernales después de la modernización.
De manera similar, el norte de China necesita un margen de temperatura, y cuando el afluente tiene un alto contenido de grasa o pelo, se debe reforzar el cribado y desengrasado en las cabeceras para evitar que los medios se enreden o se obstruyan.
Sí. La porción de lodo suspendido todavía necesita un desperdicio periódico según la SRT para mantener la actividad; la cantidad simplemente suele ser menor que en un sistema de lodo activado puro (referencia), y los problemas de acumulación de lodo esencialmente se evitan.
No necesariamente. La fluidización del medio aumenta significativamente la resistencia a la aireación y la intensidad de la demanda de oxígeno.
La práctica común es medir el flujo de aire real del soplador y la eficiencia de transferencia de oxígeno del difusor y luego volver a calcular; la mayoría de los proyectos requieren ajustar la cantidad de difusores o reemplazarlos con difusores de burbuja fina de mayor eficiencia (referencia).
En condiciones normales de funcionamiento, los medios fluidizados no son propensos a obstruirse.
Sin embargo, cuando el afluente contiene un alto contenido de grasa o pelo, el medio puede enredarse o las pantallas obstruirse; Se debe reforzar el cribado y desengrasado en las cabeceras y limpiar las cribas de forma manual o automática en un cronograma regular (referencia basada en la experiencia).
MBBR y el proceso de lodos activados tienen cada uno sus propios límites aplicables: MBBR o modernizaciones híbridas merecen prioridad en escenarios con limitaciones de terreno, mejoras de capacidad con estándares más estrictos o cargas de choque industriales; Para las nuevas plantas convencionales con amplio terreno y recursos operativos limitados, la ASP convencional sigue siendo una opción probada y confiable.
La selección debe basarse en una evaluación combinada de "las limitaciones de la tierra objetivo de los efluentes y los costos de todo el ciclo de vida de los estándares locales (China GB 18918, EU UWWTD, North American NPDES)".
Para proyectos de modernización, se recomienda realizar de 3 a 6 meses de pruebas piloto y modelado hidráulico antes de finalizar la proporción de llenado y el esquema de aireación; Para obtener asistencia sobre la selección de medios y el cálculo de modernización, comuníquese con el equipo técnico de AquaSust.
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