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DESNITRIFICACIÓN BIOLÓGICA
EN FILTROS DE LECHO PROFUNDO
CASO DE APLICACIÓN
Carlos Martín
SEVERN TRENT SERVICES, S.A.U.
IX congreso internacional Madrid > 12, 13, 14 y 15 de noviembre de 2012
INTRODUCCIÓN
• La tecnología de filtración de lecho profundo ofrece una gran
flexibilidad al proceso, disponiendo de un sistema de
contralavado de alta eficiencia para la eliminación de sólidos
en suspensión.
• Permite la fácil adaptación para eliminación simultánea de
sólidos en suspensión y nitrato, mediante el proceso de
desnitrificación biológica de película fija.
• El sistema de desnitrificación por lecho profundo se integra
perfectamente con otros sistemas para la eliminación de
nitrógeno total y fósforo a fin de cumplir los límites de
descarga más exigentes.
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CASO DE APLICACIÓN: EDAR DE LITTLETON
• Los sistemas de filtros lecho profundo para la eliminación de
sólidos en suspensión y para desnitrificación son la
tecnología utilizada en del 10 por ciento del agua reutilizada
en Estados Unidos y más del 40 por ciento en el caso de
Florida.
• Presentamos el caso de la EDAR de Littleton-Englewood. En
esta planta, tras requerir nuevos y estrictos límites diarios de
nitrógeno total, variables según la época del año, la planta ha
instalado ocho nuevos filtros de desnitrificación en lecho
profundo.
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EL PROBLEMA
La EDAR de LittletonEnglewood
Wastewater
vierte al río South Platte
que fluye al norte del área
metropolitana de Denver.
La planta necesitaba una
ampliación
con
un
proceso flexible para
alcanzar
los
nuevos
límites de vertido para
Nitrógeno Inorgánico Total
(TIN).
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BASES DE DISEÑO DEL FILTRO
Caudal (m3/hr)
Máx. Mensual
Máx. Diario
3340
5680
Sólidos en Suspensión (mg/L)
Entrada al Filtro
20
20
Salida del Filtro
5
5
Nitratos (mg/L)
Entrada al Filtro
22.2
26.4
Salida del Filtro
4
4
•  Menos de 5% de agua de contralavado
•  Sin aumento neto de TOC
•  Sin pérdida de medio en 5 años.
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LA SOLUCIÓN
Filtros de desnitrificación TETRA® DeNite®
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LA SOLUCIÓN
• Los nuevos y estrictos límites de nitrógeno total, varían a lo
largo el año. Lo anterior requiere desnitrificación parcial.
• Sin embargo los filtros de desnitrificación funcionan mejor para
desnitrificación completa, para evitar nitritos por reducción
parcial y consecuente alta demanda de cloro en la salida.
• Se opera con el control individual de cada filtro, para una
eficiente desnitrificación completa en algunos de los filtros,
mientras que otros sólo filtran sólidos. Así la calidad de salida de
la mezcla se ajusta a las necesidades.
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FILTROS DE DESNITRIFACIÓN DE LITTLETON
Ocho filtros de
desnitrificación
TETRA® Denite®,
cada uno de
3,6 m por 29,3 m,
altura 2,4 m de
arena redondeada
de 2–3 mm.
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LA TECNOLOGÍA UTILIZADA
Denite® - Biodesnitrificación más Filtración de Sólidos en
Suspensión Totales.
"   Conversión de Nitratos a Nitrógeno Gas
2NO3- + 2CH3OH
Nitrate
Methanol
N2↑ + 2HCO3- + 2H2O
Nitrogen Gas
Bicarbonate
Water
"   Bioreactor desarrollado a partir de los Filtros de Arena
de lecho profundo DeepBed™
"   Las bacterias desnitrificantes se adhieren a la superficie
del medio filtrante.
"   Utiliza la tecnología de falso fondo Tetra T Block™
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FACTORES QUE AFECTAN A LA DESNITRIFICACIÓN
" 
Concentración de Entrada de NO3-N
"   Concentración de Oxigeno Disuelto (DO)
Preferido bajo DO.
"   Características y Disponibilidad de la
Fuente de Carbono
"   Alcalinidad: Preferiblemente >50 ppm
"   Rango de pH: 7,0-7,5 óptimo
"   Temperatura
"   Presencia de Nutrientes y/o Toxinas
"   Tiempo de Reacción: EBDT
IX congreso internacional Efecto Temperatura y
EBDT en Eliminación NO3
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ASPECTOS A DESTACAR
• Eliminación simultánea de Sólidos en Suspensión
y Desnitrificación (2 separaciones en 1 Operación Unitaria)
• Proceso simple y equipos robustos, adecuados para EDAR’s
• Fácil Parada/Puesta en marcha de los filtros según demanda
• Uso de Metanol <3 kg por kg NO3-N eliminado
• Reduce NO3-N a niveles muy bajos <1.0 mg/L
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DIFERENCIACIÓN DEL SISTEMA Denite®
• La eliminación efectiva de nitrato se lleva a cabo con una
fuente de carbono.
• El control de dosificación automático permite ahorrar hasta
un 30 % en el consumo de fuente de carbono.
• Un sistema de choque (SpeedBump) permite eliminar o
purgar el gas acumulado en el filtro sin dejar el tratamiento de
desnitrificación fuera de servicio.
• Rendimiento eficaz y comprobado, incluso con agua a bajas
temperaturas
• “Footprint”: ocupa un pequeño espacio del orden de una
décima parte de un sistema convencional.
• Las aguas recicladas (contralavado) suponen menos de un 4
% del caudal tratado.
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ESQUEMA DEL FILTRO
Depósito
agua salida
lavado
Canal de entrada
Celdas de filtración
Depósito
agua tratada
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CELDA DE FILTRACIÓN Y MEDIO FILTRANTE
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CONSTRUCCIÓN DEL FALSO FONDO
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FALSO FONDO ACABADO
• Bloques del Falso Fondo:
Tetra T Block™
• El interior se rellena con mortero.
• Permiten un eficaz contralavado.
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CONTRALAVADO AGUA - AIRE
El contralavado
del filtro se
realiza una vez al
dia por canal,
durante
30minutos,
necesita un 3,4%
del agua filtrada,
cumpliendo por
tanto la
especificación
de las Bases de
Diseño.
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CONTROL DEL PROCESO: TETRAPace®
• Permite alcanzar la desnitrificación total.
• Permite minimizar el consumo de fuente de carbono.
• Asegura que no aumente el TOC
Entrada
Caudalímetro
FE
1
Entrada
Controlador
IX congreso internacional 1
Analizador
Nitratos
Muestra
Salida
Filtros
Denite®
Muestra
Salida
Bomba de
Alimentación
1
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Recirculación Contínua
ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO GAS
• El Nitrógeno gas producido en la
Desnitrificación se acumula en el
medio disminuyendo el rendimiento.
• El “Release Mode” o “Speed
Bump” se realiza mediante un
choque de agua en contracorriente
durante 1 minuto cada 0,5 – 2 horas
a fin de arrastrar las burbujas de gas
atrapadas en el medio y así
recuperar el rendimiento.
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PUESTA EN MARCHA Y PRUEBAS DE RENDIMIENTO
• La puesta en marcha se realizó en el mes de Abril, a pesar de
las bajas temperaturas (zona nevada), en la primera semana se
observó una desnitrificación significativa y alcanzó la estabilidad
a los 10 días.
• La prueba de Rendimiento del Proceso de Filtración se realizó
durante la segunda semana de Julio. Se aseguró la máxima carga
de diseño dejando 4 filtros fuera de servicio. Así el resto de los
filtros operaron con la carga más elevada según Bases de Diseño
durante toda la prueba.
• Los filtros demostraron la capacidad para eliminar más de 20
mg/L de N en forma de NO3 incluso a caudales máximos diarios.
Esta es probablemente la más rigurosa operación a escala real
de los filtros de desnitrificación en lecho profundo
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RESULTADOS DE RENDIMIENTO DEL FILTRO
Pruebas realizadas por un laboratorio independiente. Resultados de análisis en mg/L
Día
1º
2º
3º
4º
5º
IX congreso internacional PUNTO
NO3-N
NO2-N
TSS
NH3-N
TOC
Entrada
16.5
< 1.20
6.5
< 0.80
13.2
Salida
1.0
0.63
< 5.0
< 0.80
10.7
Entrada
20.60
0.21
7.5
< 0.80
13.2
Salida
0.93
0.39
< 5.0
< 0.80
13.8
Entrada
21.80
0.30
5.5
0.85
11.0
Salida
0.87
0.44
< 5.0
< 0.80
10.3
Entrada
21.70
0.24
5.5
< 0.80
13.1
Salida
1.70
0.39
< 5.0
< 0.80
10.3
Entrada
21.00
0.24
< 5.0
< 0.80
11.4
Salida
1.10
0.37
< 5.0
< 0.80
10.3
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PRUEBAS DE RENDIMIENTO DEL FILTRO
Pruebas de rendimiento (5 días)
25
NO3-N mg/L
20
15
10
5
0
Entrada
Salida
IX congreso internacional 1
2
3
4
5
16,5
1
20,6
0,93
21,8
0,87
21,7
1,7
21
1,1
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OPERACIÓN DEL FILTRO
• Actualmente 2 de los 8 filtros están en modo solo filtración, 6 de
los filtros están en modo desnitrificación.
• 5 de los filtros de desnitrificación tienen el punto de consigna
de salida en 2,5 mg/L NO3-N. El filtro de desnitrificación restante
opera en función del valor de salida combinado de los ocho
filtros a fin de obtener la concentración en la salida combinada
de 8 to 9 mg/L NO3-N.
• Esto asegura que el metanol no se sobredosifica y que el
residual de nitrito es mínimo.
• El Speedbump se realiza cada 2 horas.
• El diseño de la planta ha permitido el control de la calidad de
salida hasta un grado no alcanzado previamente. Ver resultados
para el primer año de operación en la tabla siguiente
IX congreso internacional Madrid > 12, 13, 14 y 15 de noviembre de 2012
RESULTADOS MENSUALES
Mes
Entrada Filtros NO3-N (mg/L)
Salida Filtros NO3-N (mg/L)
Abr
25.1
20.8
May
21.6
2.8
Jun
19.1
2.9
Jul
19.9
8.0
Ago
18.9
8.9
Sep
19.5
9.6
Oct
21.5
11.6
Nov
20.2
11.0
Dic
20.0
10.1
Ene
20.8
8.2
Feb
21.1
9.3
Mar
19.6
9.0
Nota: los valores más bajos en el Mayo y Junio fueron inducidos para preparar la prueba
de rendimiento en Julio, posteriormente se ha controlado la dosificación de metanol para
asegurar el cumplimiento del límite de nitratos a salida de planta.
congreso Madrid > 12, 13, 14 y 15 de noviembre de 2012
internacional  
IX
GRAFICA DE RESULTADOS MENSUALES
Resultados medios mensuales
30 25 NO3-N mg/L
20 15 Entrada
Salida
10 5 0 Abr
IX congreso internacional May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Ene
Madrid > 12, 13, 14 y 15 de noviembre de 2012
Feb
Mar
FILTRO PARA PRUEBAS PILOTO
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CONCLUSIONES
1.  Puesta en marcha a bajas temperaturas: El filtro biológico se
puso en marcha en Abril, con las temperaturas cercanas a
mínimos anuales, alcanzó valores estables a los 10 días.
2. Prueba de rendimiento: Se ha demostrado el buen
comportamiento con altas cargas de caudal y nitratos,
soportando una de las cargas más altas alcanzadas a escala real
en este tipo de filtros.
3. Operación: El diseño de los filtros de la planta de LittletonEnglewood permite flexibilidad para cumplir el límite diario de
nitrógeno que varía a lo largo del año y por tanto requiere
desnitrificación parcial.
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¡Muchas gracias por su atención!
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