Dimensionamiento de un Sistema con MBBR

 Reactor Biológico de Lecho Móvil (MBBR,  siglas en inglés)

Proceso MBBR para remoción de DBO/DQO y Nitrificación en dos etapas.

K3 Bio Filter Media
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)

Dimensionamiento del tanque de remoción de DBO

1. Rata de Carga de  DBO (g/día) = Tasa de Flujo (m³/día) x concentración de DBO (mg/L)

2. Área de Carga Superficial (m²) = Rata de Carga de DBO (g/día)/SARL (g/m²dia)

SARL: Surface Aereation Loading Rate (Rata de Carga Superficial)

Tabla 1. Valores Típicos de Diseño para Reactores MBBR a 15°C

% de Remoción	SALR de Diseño (g/m2día)
90 - 95 % de DBO	6,0

3. Volumen del Medio = Área de Carga Superficial (m²) / Superficie especifica del medio (m²/m³)

4. Volumen del Tanque = Volumen del Medio (m³)/Fracción de llenado

Fracción de llenado: Porcentaje del tanque (reactor) que será llenado con el medio. Valores típicos entre 30 y 70%.

El medio utilizado MBBR Media (también conocido como biofilm carrier) en este caso es K3 de BioCell. De su hoja técnica se obtuvieron los siguientes datos:

Superficie especifica del medio (Superficie Protegida): 500 m²/m³.

Diámetro: 25mm

Largo: 10 mm

Tiempo de vida: 15 - 20 años.

Al dimensionar el tanque siempre mantenga un borde libre de 0,35 m.

Dimensionamiento del Tanque de Nitrificación

1. Rata de carga de Nitratos = Rata de Flujo (m³/día) x Concentración de NH₃-N (mg/L)

2. Área de Carga Superficial = Rata de Carga de Nitratos / SARL (g/m²día)

Tabla 2. Valores Típicos de Diseño para Reactores MBBR a 15°C

Propósito	% de Remoción	SALR de Diseño (g/m2.día)
Efluente NH3-N > 3mg/L	90% de NH3-N	1
Efluente NH3-N < 3mg/L	90% de NH3-N	0,45

3. Volumen del Medio (m³) = Área de Carga Superficial (m²) / Superficie específica del medio (m²/m³)

4. Volumen del Tanque = Volumen del Medio (m³) / Fracción de llenado

Fracción de llenado: 30 - 70 %

Siempre mantener un borde libre de 0,35 m.

Dimensionamiento del Tanque de Sedimentación

1. Tiempo de Retención Hidráulica (HRT): 3 - 10 h.

2. Volumen del Tanque:        V(m³) = HRT (h) x Q (m³/h)

3. El tanque de sedimentación debe tener una bomba sumergible para bombear el lodo al tanque séptico.

Ejemplo

Diseñe un sistema de tratamiento MBBR de dos etapas para un flujo de 10m³/día. Considere la DBOinicial de 250 mg/L y una DBO en el efluente de la planta de 10 mg/L. Considere la concentración de NH₃-N inicial igual a 40 mg/l y en el efluente 4 mg/L.

Solución:

• Dimensionamiento del tanque de remoción de DBO

1. Rata de Carga de DBO

Asumiendo una remoción en el tanque séptico:

DBOentrada = 250 x 0,7 = 175 mg/L

DBOtotal a se removida = 175 - 10 = 165 mg/L

Rata de Carga de DBO = Flujo x DBOtotal = 10m³/día x 165mg/l = 1650g/día

2. Rata de Carga Superficial

Tomando un valor de SALR = 6 g/m²día

Área de Carga Superficial = Rata de Carga DBO / SARL = 1650/65 = 275 m²

3. Volumen del Medio

Volumen del medio = Área de Carga Superficial /superficie específica del medio

Para el medio K3:

Volumen del medio = 275/500 = 0,55 m³

Volumen del Tanque de Remoción de DBO

Volumen del Tanque = Volumen del medio / Fracción  de llenado = 0,55/0,5 = 1,1 m³

Dimensiones del tanque:

d = 1.1 m

H = 1,45 m (H = d + 0,35 m de  borde libre)

W = 1 m

L = 1 m

 

• Dimensionamiento del tanque de Nitrificación

1. Rata de Carga de NH₃-N

Nitrógeno amoniacal a ser removido = 40 - 4 = 36 mg/l

Rata de Carga de NH₃-N = Flujo x Concentración de NH₃-N = 10 x 36 = 360 g/día

2. Rata de Carga Superficial

Área de Carga Superficial = Rata de Carga de NH₃-N / SALR

Tomando un valor de SALR = 1 g/m²día (Ver tabla 2)

Área de Carga Superficial = 360/1 = 360 m²

3. Volumen del Medio = Área de Carga Superficial / Superficie Especifica del Medio

Para K3 la superficie especifica es 500 m²/m³

Volumen del Medio = 360/500 = 0,72 m³

4. Volumen del Tanque de Nitrificación

Volumen del Tanque = Volumen del Medio / Fracción de Llenado = 0,72/0,5 = 1,44 m³ = 1,5 m³ (redondeando)

Las dimensiones del tanque serán:

d = 1,1 m

H = d + 0,35m = 1,45

W = 1m 

L = 1,4m

• Tanque de Sedimentación

Asumiendo un tiempo de retención hidráulica de 8 horas.

Volumen del sedimentador: 

V = Flujo x TRH = 3,5 m³

Fuentes:

1. Water Academy. Design Calculations for MBBR Wastewater Treatment Plant with Solved Example.  https://youtu.be/LJoWGO0feuM
2. https://www.youtube.com/watch?v=EhQWMNV6fMw
3. https://es.biocell-enviro.com/mbbr-media/k3-mbbr-bio-filter-media.html