Modelado matemático de la remoción de hierro mediante biofiltración en aguas subterráneas

VIRGINIA PACINI,; ZIMMERMANN, ERIK DANIEL; INGALLINELLA ANA,

Mendoza

Congreso; XX Congreso Nacional del Agua y III Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur; 2005

Comite Permanente Congresos Nacionales del Agua

La tecnología de filtración biológica esta siendo utilizada desde hace algunos años en procesos de potabilización de aguas subterráneas para remover, tanto contaminantes inorgánicos como materia orgánica natural. En particular, la remoción biológica de hierro y manganeso combina elevadas eficiencias con bajos costos operativos. Previamente a este trabajo fueron realizados estudios piloto de remoción de hierro y manganeso mediante un proceso biológico con las siguientes etapas: aeración, prefiltración gruesa ascendente y filtración final. Se obtuvieron eficiencias de remoción superiores al 90% y se demostró que la prefiltración biológica desempeñó un rol importante dentro del esquema, por lo que se estudiaron los mecanismos de remoción que se producen en esta unidad. En este trabajo se presentan las hipótesis planteadas acerca de los mecanismos de remoción, sobre el proceso de colmatación en el bioprefiltro y sobre la cinética de la acumulación de biomasa. La retención del material particulado que ingresa al prefiltro se analiza mediante los mecanismos clásicos de filtración. Las células individuales y el material biológico están involucrados en los fenómenos típicos de la formación de biofilm. Por otra parte, el mayor porcentaje de los metales disueltos será oxidado y precipitado por fenómenos catalizados por el metabolismo de las ferrobacterias. Se proponen un modelo conceptual y un modelo matemático para la remoción de hierro en bioprefiltros. Fue desarrollada una expresión para el decaimiento de la porosidad durante el proceso de colmatación, la que tiene en cuenta tanto los procesos bióticos como abióticos. Para la cinética de la acumulación de la biomasa fue utilizado el modelo de Monod, para la cinética de acumulación de la fracción inorgánica la expresión de Iwasaki y para la pérdida de carga la expresión de Koseny-Carman. El modelo fue ajustado de manera preliminar en base a resultados de una planta experimental operada en laboratorio. Se observó que las salidas del modelo obtenido acompañan el comportamiento del prefiltro experimental. Debido a que se observó que el modelo es muy sensible a las constantes cinéticas de las bacterias del hierro, se plantea la determinación de las mismas en planta experimental. No obstante, el modelo podría ser ampliado incorporando términos que tengan en cuenta la influencia de los parámetros ambientales, tales como oxígeno disuelto, pH y potencial redox.