En un filtro anaerobio (AF, por sus siglas en inglés), se pueden tratar con eficacia muchos tipos diferentes de aguas residuales. Un AF es un reactor biológico con lecho fijo, con una o más cámaras de filtrado en serie. A medida que las aguas residuales pasan a través del filtro, las partículas quedan atrapadas y la materia orgánica se degrada por la acción de la biopelícula activa que está unida a la superficie del filtro.

Esta tecnología se utiliza ampliamente como método de tratamiento secundario en los sistemas de aguas grises y negras, y mejora la eliminación de los materiales sólidos en comparación con las fosas sépticas S.13 o los reactores anaerobios con deflectores S.14 . El proceso de tratamiento es anaerobio y hace uso de los mecanismos de tratamiento biológicos. La eliminación de los materiales sólidos en suspensión y de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) puede llegar al 90 %, pero, por lo general, se ubica entre el 50 y el 80 %. La eliminación del nitrógeno es limitada y, en general, no supera el 15 % en términos de su presencia total.

Consideraciones de diseño

El pretratamiento (PRE) es fundamental para eliminar los materiales sólidos y los residuos sólidos que podrían obstruir el filtro. La mayor parte de los materiales sólidos que podrían asentarse se eliminan en una cámara de sedimentación que se encuentra frente al AF. Por lo general, las unidades independientes de pequeña escala tienen un compartimiento de sedimentación integrado, aunque el asentamiento principal puede producirse en un sedimentador separado T.1 u otra tecnología anterior, p. ej., una fosa séptica S.13 . En la mayoría de los casos, los AF se operan en modo de flujo ascendente, ya que es menor el riesgo de que la biomasa fija sea arrastrada y se reduzca la eficacia del tratamiento. El nivel del agua debe cubrir el medio filtrante en 0,3 m, como mínimo, para asegurar un régimen de caudal uniforme. El tiempo de retención hidráulica (TRH) es el parámetro más importante del diseño, que afecta el funcionamiento del filtro; se recomienda un TRH de 12 a 36 horas. El filtro ideal debe tener un área de superficie grande
para propiciar el crecimiento de las bacterias, con un gran volumen de poros para evitar las obstrucciones. El área de superficie garantiza un mayor contacto entre la materia orgánica y la biomasa adherida que, en efecto, la degrada. Lo ideal es que el material proporcione entre 90 y 300 m² de área de superficie/m³ de volumen ocupado del reactor. La conexión entre las cámaras se puede diseñar con tuberías verticales o deflectores. Asimismo, se necesita tener acceso a todas las cámaras (a través de puertos de acceso) para su mantenimiento. La fosa debe ventilarse para permitir la salida controlada de los malos olores y los gases que pueden ser nocivos. En los casos donde las aguas residuales de la cocina se encuentren conectadas al sistema,
se debe colocar un dispositivo para atrapar la grasa antes del sedimentador.

Materiales

Un AF se puede construir con hormigón, arena, grava, cemento y acero, además de fibra de vidrio, PVC o plástico, y también puede ser prefabricado. Lo ideal es que el material del filtro tenga un diámetro de 12 a 55 mm y que dicho diámetro disminuya desde el fondo hacia la parte superior. Los materiales de filtrado que se utilizan con mayor frecuencia son los siguientes: grava, piedras o ladrillos molidos, carbonilla, piedra pómez, vidrio triturado o piezas de plástico especialmente moldeadas (incluso se pueden utilizar botellas plásticas de PVC trituradas).

Aplicabilidad

Los AF no son aptos para la etapa de respuesta inmediata de una emergencia, ya que lleva un tiempo establecer el ambiente biológico de un AF. En cambio, son más adecuados para los períodos de estabilización y recuperación, y como soluciones a largo plazo. La escala del vecindario es la más adecuada, pero los AF también pueden implementarse a nivel del hogar, en zonas de captación más amplias o en edificios públicos (p. ej., las escuelas). Si bien los AF son herméticos, no se recomienda construirlos en áreas con capas freáticas altas o que se inundan con frecuencia. Como alternativa, los módulos prefabricados pueden colocarse por encima del suelo. Los AF se pueden instalar en todos los tipos de climas, aunque su eficiencia será más baja en los climas más fríos. La reducción de los patógenos y nutrientes es baja en los AF; si la intención es alcanzar niveles altos de efluentes, se debe agregar una tecnología de tratamiento adicional, como el reactor anaerobio con deflectores S.14 , las lagunas de estabilización de residuos T.5 o los humedales artificiales T.6 .

Operación y mantenimiento

Para alcanzar su capacidad plena, un AF requiere de un período de puesta en marcha de 6 a 9 meses, ya que la biomasa anaerobia de crecimiento lento debe establecerse antes en el medio filtrante. Para reducir el tiempo de puesta en marcha, se pueden inocular las bacterias anaerobias en el filtro (p. ej., al rociar lodo de una fosa séptica en el medio filtrante). El caudal debe incrementarse de manera progresiva. Se deben controlar los niveles de espuma y lodos para garantizar el correcto funcionamiento de la fosa. Con el paso del tiempo, los materiales sólidos obstruirán los poros del filtro. Asimismo, la masa bacteriana en crecimiento puede volverse demasiado espesa, desprenderse y obstruir los poros.
Cuando su eficiencia disminuye, se debe limpiar el filtro. Para ello, se debe poner el sistema en funcionamiento inverso (retrolavado), o extraer y limpiar el material filtrante. Las fosas del AF se deben controlar cada cierto tiempo
para verificar que se mantengan herméticas.

Salud y seguridad

El efluente, la espuma y el lodo se deben manipular con cuidado, ya que aún pueden contener patógenos, y deben tratarse posteriormente antes de reutilizarse en la agricultura, emplearse de manera directa para la fertilización y la irrigación, o desecharse de la forma correcta. Durante las tareas de vaciado de lodo y limpieza del AF, se debe utilizar un equipo de protección personal completo.

Costos

El costo de capital de un AF es moderado, y los costos operativos son bajos. Estos dependen de la tecnología de conducción y el método de tratamiento utilizados; también dependen de la disponibilidad local y, por tanto, de los costos de los materiales de construcción (arena, grava, cemento, acero) o de los módulos prefabricados, y del costo de la mano de obra. Los principales costos operativos y de mantenimiento se asocian a la extracción del lodo primario y a los costos de la energía eléctrica, si se utilizan bombas para la descarga (si la conducción por gravedad no es una opción).

Consideraciones sociales

Por lo general, los sistemas de tratamiento de AF son una tecnología de buena aceptación. Dada la delicada ecología del sistema, es necesario aumentar la concientización de los usuarios para eliminar el uso de productos químicos fuertes.